futur 2/2014: robotik
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Aktuelle Ergebnisse aus FuE vom Fraunhofer Institut, zu Themen wie Medizintechnik, Mensch-Roboter-Interaktion in der Montage und intelligenter Bildrecherche.TRANSCRIPT
Robotik
Ohne Schutzzaun Mensch-Roboter-Interaktion in der Montage
Stabile Prozesse sichern Fräsbearbeitung mit Industrierobotern
FUTURVision Innovation Realisierung
Mitteilungen aus dem Produktionstechnischen Zentrum Berlin
Museum Waldenburg
Inhalt
04 HEPHESTOS – Technologieplattform für die robotergestützte Bearbeitung
06 Ohne Schutzzaun – Mensch-Roboter-Interaktion in der Montage
08 Stabile Prozesse sichern – Fräsbearbeitung mit Industrierobotern
10 Stille Helfer für Chirurgen
12 Routenplaner im OP – Instrumentennavigation für minimal-invasive Eingriffe
14 Mehr Energie fürs Personal – Eine aktive Weste zur Unterstützung in der
Pflege
16 Bilder verstehen – Werkzeuge für die intelligente Bildrecherche
18 SmarteRobotiklösungenfüreineflexibleProduktion
Interview mit Stefano Ocleppo, Comau Deutschland GmbH
20 Partnerunternehmen: Comau
21 Maschinenporträt: Handhabungsroboter für die Mikrofertigung
22 Ereignisse und Termine
© Fraunhofer IPK
Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit vollständiger Quellenangabe und nach Rücksprache mit der Redaktion.
Belegexemplarewerdenerbeten.
Impressum
FUTUR 2/201416. JahrgangISSN 1438-1125
HerausgeberProf. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
MitherausgeberProf. Dr.-Ing. Roland JochemProf. Dr.-Ing. Erwin KeeveProf. Dr.-Ing. Holger KohlProf. Dr.-Ing. Jörg KrügerProf. Dr.-Ing. Michael Rethmeier Prof. Dr.-Ing. Günther SeligerProf. Dr.-Ing. Rainer Stark
Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK
Institut für Werkzeugmaschinen undFabrikbetrieb (IWF) der TU Berlin
Chefredaktion Steffen Pospischil
Redaktion Claudia EngelElisabeth Mandl
Satz und LayoutIsmaël Sanou
KontaktFraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK Institutsleitung Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart UhlmannPascalstraße 8 – 910587 BerlinTelefon +49 30 [email protected]://www.ipk.fraunhofer.de
Herstellung Ruksaldruck GmbH + Co. KG
Fotos Berliner Zentrum für Mechatronische Medizin-technik BZMM: 12BYTEFOREST/ Sascha Nolte: 27Fraunhofer/ Jacek Ruta: 28, 29Fraunhofer IPK/ Gerald Kaeding: 16, 17Fraunhofer IPK/ Xenia Udalova: 1Fraunhofer IZM: 14TRUMPF: 11
FUTUR 2/2014 3
erinnern Sie sich noch an die falsche Maria,
Robby oder C-3PO und R2-D2? Tauchten
Roboter vor knapp hundert Jahren zuerst
als Science Fiction in Literatur und Film auf,
haben sie heute einen festen Platz in unse-
rer Arbeits- und Lebenswelt. Ob in der Pro-
duktion,inderMedizinoderimPflegebe-
reich – überall gehen sie dem Menschen zur
Hand. In unserer neuen Ausgabe der FUTUR
gewähren wir Ihnen einen Blick hinter die
Kulissen, um in der Filmsprache zu bleiben,
und zeigen Ihnen, an welchen Themen wir
aktuell in Forschung und Entwicklung im
Bereich Robotik arbeiten.
Als produktionstechnisches Institut liegt
unser Schwerpunkt naturgemäß auf Robo-
tiklösungen für Fabriken. Die Bandbreite
unserer Kompetenzen reicht hier von inno-
vativen Kinematiksystemen mit neuen
Antriebs- und Steuerungsverfahren bis hin
zur übergeordneten Prozessleittechnik und
Technologien zur Unterstützung des Bedien-
personals. Unsere Spezialität sind kraftge-
regelte Roboter systeme und die Mensch-
Roboter-Kooperation. Unser Ziel dabei ist
eine humanzentrierte Automatisierung. Dort,
wo die Vollautomatisierung an ihre Grenzen
stößt, bieten wir Robotiklösungen an, die
menschliche Fähigkeiten nicht nachbilden,
sondern optimal ergänzen. Das Ergebnis
sind Automatisierungssysteme mit deutlich
reduzierterKomplexität,dieeineschnelle
Einarbeitung und kostengünstige Gesamt-
systemlösungen ermöglichen.
Noch relativ neu ist unser Ansatz, Industrie-
robotern Aufgaben zu übergeben, die bisher
Werkzeug- oder speziellen Bearbeitungs-
maschinen vorbehalten waren. Wir stellen
Ihnen in dieser FUTUR Forschungsarbeiten
zum roboterbasierten Fräsen sowie eine
Technologieplattform vor, die wir gemein-
sam mit europäischen Partnern für die robo-
terunterstützte Bearbeitung von Großbau-
teilen entwickeln. Einsatzpotenziale und
Grenzen der Roboteranwendung für Bear-
beitungsaufgaben zu ermitteln, ist dabei
eineunsererExpertisen.
Neben der Produktion werden unsere Robo-
tikentwicklungen auch in der Medizin und im
Rehabereich eingesetzt. Hier konzen trieren
wir uns u. a. auf Technologien, die chirurgi-
scheInterventionensichererundeffizien-
ter machen. Ein Beispiel dafür ist ORBIT, ein
3D-Röntgensystem für die Bildgebung im OP,
das wir gemeinsam mit der Charité – Univer-
sitätsmedizin Berlin und der Ziehm Imaging
GmbH entwickeln. In unserem Arbeitsge-
biet Rehabilitationsrobotik entstehen robo-
terunterstützte Übungsgeräte, die den
Therapieerfolgz. B.beimWiedererlernen
der Bewegungsfähigkeit von Patien ten deut-
lich verbessern. Dabei gilt unsere Aufmerk-
samkeitauchdemReha-undPflegepersonal.
Mit »CareJack« stellen wir künftig eine Art
intelligenteWestezurVerfügung,diePfle-
gekräfte bei körperlich stark belastenden
Tätigkeiten unterstützt.
Ich wünsche Ihnen wie immer eine interes-
sante Lektüre.
Ihr
Liebe Leserinnen, liebe Leser,
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
Editorial
4
Robotik
Forschung und Entwicklung
► Roboter statt Werkzeugmaschine
Der Ansatz, Industrieroboter auf gleiche
Weise wie Werkzeugmaschinen einzusetzen,
stößt insbesondere bei der Bearbeitung von
harten Materialien sehr schnell an Grenzen.
Werkzeugmaschinen sind für solche Bear-
beitungsprozesse optimiert und zeichnen
sichdurchhohePräzisionundSteifigkeit
aus. Bei Industrierobotern dagegen stehen
hoheFlexibilitätunduniversellnutzbare,kos-
tengünstige Kinematikstrukturen im Vorder-
grund.VorallemhinsichtlichihrerSteifigkeit
und Positioniergenauigkeit weisen Roboter
jedoch deutliche Nachteile auf. Eine Verbes-
serung dieser Systemeigenschaften durch
Hardwarelösungen,z. B.durchverstärkte
Mechaniken oder zusätzliche Messsysteme,
ist wiederum mit höheren Kosten verbunden
und schränkt das Anwendungspotenzial ein.
Im HEPHESTOS-Projekt wird deshalb auf die
Verwendung von verfügbaren Standard-
Industrierobotern und den Einsatz von preis-
günstigen Sensorsystemen gesetzt. Dafür
werden intensiv modellgestützte Verfahren,
sprich softwareorientierte Lösungen, genutzt.
AufdieseWeisesollenOffline-Planungund
Online-Steuerungsverfahren unter Einbezie-
hung der Erfahrung des Benutzers und sei-
ner Prozesskenntnisse optimal miteinander
kombiniert werden. Die Grundlage dafür
bildet eine offene Integrationsplattform für
Planung, Programmierung und Steuerung.
Die für die mechanische Bearbeitung rele-
vanten Kennwerte wie Abtragsleistung und
OberflächenqualitätsollendurchVerfahrens-
kombinationen und Prozessketten für die
Roboterbearbeitung,z. B.Fräsen,Schleifen
und Polieren, erzielt werden.
► FuE-Schwerpunkte
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten
im Projekt HEPHESTOS decken vier Kernbe-
reiche ab. Im ersten Bereich »Planungs- und
Programmierwerkzeuge« wird die CAD/
CAM-VerfahrenskettezurOffline-Programm-
generierung um Modelle des Roboter- und
Prozessverhaltens sowie um interaktive Kom-
ponenten erweitert. Dies ermöglicht bereits
in der Planungsphase die Eigenschaften des
individuellen Robotersystems zu berücksich-
tigen,d. h.einesogenannterobotersigna-
turbasierte Planung und Programmierung
durchzuführen. Beispiele hierfür sind die
Berücksichtigungderkonfigurationsabhän-
gigenRobotersteifigkeitenunddieErmittlung
von Bahnkorrekturen.
Für den Bereich »Steuerungstechnologien«
werden fortgeschrittene Regelungsverfahren
in Verbindung mit offenen Steuerungs-
konzepten entwickelt. Hier werden insbe-
sondere Verfahren der Kraft- und Nachgie-
bigkeitsregelung für Bearbeitungsprozesse
Im September 2012 startete das europäische Verbundvorhaben »Hard Material
Small-Batch Industrial Machining Robot – HEPHESTOS« unter Federführung des
Fraunhofer IPK. Bis 2015 entwickeln hier Forschungspartner, Roboter- und Sensor-
hersteller, Planungs- und Simulationssystementwickler sowie Systemintegratoren
Steuerungs- und Regelungsverfahren sowie Werkzeuge für die robotergestützte
Bearbeitung von harten Materialien. Dabei werden Standard-Industrieroboter
und offene Systemschnittstellen eingesetzt, die anwendungsbezogene Anpas-
sungen und Erweiterungen ermöglichen. Ziel des Projekts ist es, eine für kleine
Losgrößen und auf die Bedürfnisse von KMU ausgerichtete Technologieplattform
mit offenen Softwarewerkzeugen und Robotersystemen zu entwickeln.
HEPHESTOS Technologieplattform für die robotergestützte Bearbeitung
FuE-Bereiche im Projekt HEPHESTOS
Advanced Control Algorithms
Low-Cost SensorySystems
Human-Assisted Programming
Robot Signature-Based Planning & Programming
Open Control System
5FUTUR 2/2014
HEPHESTOS Projektpartner
– Comau, Italien
– EasyRob, Deutschland
– Fraunhofer IPK, Deutschland,
Projektkoordinator
– G-Robots, Ungarn
– JOT Automation Oy – MAG, Finnland
– ME Messsysteme, Deutschland
– Universidad Politecnica de Madrid –
UPM, Spanien
– Universitet i Agder – UiA, Norwegen
Das HEPHESTOS-Projekt wird von der Europäi-
schen Union im Rahmen des 7. Forschungsrah-
menprogramms (FP7/2007-2013) unter Nr. FP7-
ICT-314739 gefördert.
www.hephestosproject.eu
Ihre Ansprechpartner
Gerhard Schreck
Telefon: +49 30 39006-152
E-Mail: [email protected]
Dr. Dragoljub Surdilovic
Telefon: +49 30 39006-172
E-Mail: [email protected]
untersucht. Der Zugriff auf spezifische
Steuerungsfunktionen und Modelle eines
Roboters wird durch offene Schnittstellen
realisiert. In der »Sensorik« liegt der Schwer-
punkt auf der Entwicklung anwendungs-
orientierter und somit kostengünstiger
Kraft-/Momenten-Sensorsysteme für die
Prozesserfassung und Regelung des Robo-
ters. Weiterhin werden Sensoren für die
manuelle Führung und Online-Programmie-
rung von Robotern entworfen. Der Bereich
»Mensch-Maschine-Schnittstelle« beschäf-
tigt sich ergänzend zur CAD/CAM-basierten
Programmierung mit manuellen, sensorge-
stützten Programmierverfahren und deren
Integration in den Arbeitsablauf. Unter-
stützt durch multimediale Eingabegeräte
sollen hier insbesondere auch für kleine
Losgrößen oder Einzelteilfertigungen wirt-
schaftliche Programmierverfahren bereit-
gestellt werden.
► Roboterzelle für Großbauteile
Zur Erprobung der HEPHESTOS-Technologie-
plattform wird gegenwärtig bei einem der
beteiligten Systemintegratoren ein integ-
riertesDemonstrationssystemeinerflexib-
len Roboterbearbeitungszelle aufgebaut.
Im Anwendungsfokus steht hier die Bearbei-
tungvongroßenBauteilenmitkomplexen
OberflächenwieGasturbinenbauteileoder
Schiffspropeller.
Ein Schwerpunkt der Forschungsarbeiten am
Fraunhofer IPK ist die Entwicklung und Opti-
mierung von Steuerungs- und Regelungsver-
fahren für die robotergestützte Bearbeitung.
Dafür untersuchen die Wissenschaftler Ver-
fahren der Kraft-/Nachgiebigkeitsregelung.
Neben der Entwicklung von neuen, adapti-
ven Prozessstrategien gilt es, ein stabiles Sys-
temverhalten bei der Roboter-Prozess-Inter-
aktion zu erzielen. Eine wesentliche Rolle
dabei spielen die in der Robotersteuerung
realisierten Echtzeitkorrekturen zur Verbes-
serung der Positionier- und damit Bearbei-
tungsgenauigkeit. Hier werden beispielsweise
Gelenkelastizitäten, Bearbeitungskräfte oder
Drehrichtungsänderungen einzelner Achsen
berücksichtigt. Für die Verfahrensentwick-
lung und -erprobung wurde am Fraunhofer
IPK eine eigene Entwicklungsplattform auf-
gebaut, die mittlerweile in mehreren Robo-
terzellen zur Verfügung steht. Die Grundlage
Entwicklungsplattform am Fraunhofer IPK
dafür bildet die Robotersteuerung Comau
C4G Open. Ihre offenen Echtzeit-Schnittstel-
len in verschiedenen Steuerungsebenen – bis
zu einer Millisekunde Taktrate auf Servo-
Ebene – bieten die Möglichkeit eigene Steu-
erungsmodule zu integrieren. Damit lassen
sich neue Prozessstrategien und Regelungs-
verfahrensehrflexibelaufeinemexternen
Steuerungs-PC realisieren und am realen
Industrieroboter testen. Hierbei greifen die
IPK-ExpertenaufeigeneerprobteSteue-
rungsmodule zur Kraft- und Nachgiebigkeits-
regelung zurück.
Regelung
- Sprach-Ebene
- Servo-Ebene
C4G Open Controller Roboterkinematik Prozess
ExternerSteuerungs-PCmitIPK-Modulen
6
Robotik
Forschung und Entwicklung
► Sicherheit geht vor
Die 2006 erstmals veröffentlichten Roboter-
sicherheitsstandardsISO 10218begrenzen
diemaximaleGeschwindigkeitvonRobo-
tern auf 0,25 Meter pro Sekunde, also
circa einen Kilometer pro Stunde, wenn
sichMenschenimRoboterraumbefinden.
Generell verlangt die Norm eine detaillierte
RisikoanalysefürjedespezifischeMensch-
Roboter-Interaktion. Ein Roboter muss den
Eintritt eines Menschen in seinen Arbeits-
raum sicher erkennen, den Abstand zum
Mensch überwachen und dementspre-
chend reagieren können. Entweder reduziert
er seine Bewegungsgeschwindigkeit, hält
einen sicheren Abstand, nimmt eine sichere
Position ein oder stoppt, wenn erforderlich,
komplett. Für physische Kontakte mit Men-
schen sieht der ISO-Standard ebenfalls eine
Reihe von Maßnahmen vor. Dazu gehört
z. B.dieEinschränkungderKräfteundder
mechanischen Leistung des Roboters, die
er während der Interaktion auf den Mensch
ausüben darf.
Der erste Einsatz von Robotern ohne Schutz-
zäune in der Produktion von BMW in Spar-
tanburg, USA, und bei VW in Salzgitter
Als Automobilhersteller in den USA und Deutschland 2013 erstmals Roboter
ohne trennende Schutzeinrichtungen einsetzten, löste das weltweit enorme
Faszination und Interesse aus. In Forschung und Entwicklung war lange an der
Vision von Robotern, die frei mit Werkern in der Produktion agieren, gearbeitet
worden. Arbeitssicherheitsorganisationen warnen nachwievor vor überhöhter
Euphorie und verlangen strengere Sicherheitsmaßnahmen als die bisher geltenden
Standards nach ISO 10218. Wissenschaftler am Fraunhofer IPK erforschen deshalb
neue Ansätze für eine sichere Interaktion, Kollaboration und Kooperation mit
schutzzaunlosen Robotern in der Industrie und setzen sie im internationalen
Projekt ROBO-PARTNER prototypisch um.
Ohne SchutzzaunMensch-Roboter-Interaktion in der Montage
wurde entsprechend der ISO-Norm 10218
vonSicherheitsexpertenbegleitetundin
umfangreichen Risikoanalysen dokumentiert.
Hier arbeiten jetzt Werker und Roboter ohne
eine Arbeitsraumtrennung neben- und mit-
einander: im BMW-Werk Spartanburg in der
Türenmontage und im VW-Werk Salzgitter
beim Einpassen von Glühstiftkerzen in Zylin-
derkopfbohrungen. Die Automobilhersteller
setzen UR5 bzw. UR10 Roboter von Uni-
versal Robots ein, die eine sichere Über-
wachungvonMotorströmenundexter-
nen Kräften, die durch einen Kontakt mit
Menschen entstehen könnten, gewährleis-
ten. Die Kombination menschlicher Intelli-
genz mit der Kraft, Geschwindigkeit und
Genauig keit von Robotern bietet den Her-
stellerneinehöhereProduktionsflexibili-
tät. So können kollaborierende Roboter
den Menschen bei ergonomisch ungüns-
tigen und monotonen Arbeiten entlasten.
Damit auch kleine und mittlere Unterneh-
men(KMU)vondiesenVorteilenprofitieren,
bedarf es preisgünstiger Lösungen vor allem
im Bereich der Arbeitsraumsicherung.
► ROBO-PARTNER
In jüngster Zeit wurden zahlreiche Einzel-
lösungen für die Erhöhung der Sicherheit bei
der Mensch-Roboter-Interaktion entwickelt
und prototypisch eingesetzt. Dazu zählen
sensorische Soft-Skin-Roboter, Bodenschutz-
matten und Kamerasysteme zur Raumüber-
Entlang einer Montagelinie in der Automobilindustrie arbeiten Menschen und schutzzaunlose Roboter auf mobilen Plattformen zusammen.
FUTUR 2/2014 7
ROBO-PARTNER Projektpartner
– Centro Ricerche Fiat, Italien
– Comau, Italien
– Debbache-Lagios, Griechenland
– Electrolux,Italien
– Fraunhofer IPK
– Fundacion Tekniker, Spanien
– Instituto de Desenvolvimento de Novas
Tecnologias (UNINOVA), Portugal
– IntrasoftInternational,Luxemburg
– Jatorman, Spanien
– Laboratory for Manufacturing Systems
and Automation (LMS), Griechenland
– PILZ Industrieelektronik, Spanien
– ROBOSOFT, Frankreich
– Trimek, Spanien
– Turk Otomobil Fab. A.S (TOFAS), Türkei
Das ROBO-PARTNER-Projekt wird
von der Europäischen Union im Rahmen des
7. Forschungsrahmenprogramms gefördert.
www.robo-partner.eu
Ihre Ansprechpartner
Dr. Dragoljub Surdilovic
Telefon: +49 30 39006-172
E-Mail: [email protected]
Jelena Radojicic
Telefon: +49 30 39006-172
E-Mail: [email protected]
www.robo-partner.eu/
wachung und Sicherung von Schutzräumen.
Im Gegensatz zu diesen partiellen Lösungen
verfolgendieRobotik-ExpertendesFraun-
hofer IPK einen holistischen Ansatz. Im von
der Europäischen Union geförderten Projekt
»Seamless Human-Robot Cooperation for
Intelligent,FlexibleandSafeOperationsin
the Assembly Factories of the Future«, kurz
»ROBO-PARTNER«, entwickeln sie zusam-
men mit dreizehn internationalen Partnern
aus Forschung und Industrie eine integrierte
Lösung für den Einsatz von konventionellen,
mobilen und Portalrobotern in der indust-
riellen Montage.
Ziel des Projekts ist es, nutzerfreundliche
Interaktionstechnologien für eine sichere
Kooperation von Werkern mit autonomen
und adaptiven Robotersystemen bereitzu-
stellen. Dafür werden intuitive Schnittstellen
für die Mensch-Roboter-Kooperation in der
Montage auf der Basis von Sensortechnolo-
gien, visueller Regelung, Spracherkennung
sowie Steuer- und Regelungsalgorithmen
entwickelt. Darüber hinaus arbeitet das Pro-
jektteamu. a.anmodernstenSicherheits-
strategien und -einrichtungen für Monta-
gezellen ohne Schutzzäune, der Einführung
von robusten Planungsmethoden und -soft-
ware für Montage- und Demontageope-
rationensowieaneinerflexiblenIntegra-
tions- und Kommunikationsarchitektur als
Bindeglied für die verschiedenen Schlüs-
Drei Komponenten eines neuen robusten Programmierungssystems : Robotersprache, menschliche Sprache und Intentionserkennung
seltechnologien. »Robot Operating System
(ROS)« heißt die neue Middleware, die Biblio-
theken und Werkzeuge im Web bereitstellt,
mit denen Softwareentwickler unterschied-
lichste Module für Roboteranwendungen
auswählen und kombinieren können. Dazu
werden auch echtzeitfähige ROS-Module für
die Robotersteuerung entwickelt.
Ein FuE-Schwerpunkt der IPK-Wissenschaft-
ler im Projekt ist die offene Roboter-Steue-
rung und Echtzeit-Integration von Sensoren
undVerfahren,wiez. B.denamIPKentwi-
ckelten robusten Kraft- und Nachgiebigkeits-
regelungsverfahren. Außerdem entwickeln
sie eine interaktive, instruktive aufgaben-
orientierte Roboterprogrammierung, die in
der Mensch-Roboter-Interaktion eine beson-
dere Rolle spielt. Sie ermöglicht, dass der
Mensch direkt mit dem Roboter kommuni-
zieren und ihm – ähnlich wie seinem mensch-
lichen Arbeitskollegen – Anweisungen
geben kann. Mit Hilfe einer neuen universa-
len C++ Roboter Programmierungssprache
kann das Bedienpersonal neue Befehle wie
»APPROACH«, »ATTACH« oder »INSERT«
einfachübermultimodaleSchnittstellen,z. B.
Sprache, Gestik oder Augmented Reality, an
den Roboter übertragen. Pragmatismus und
Kostenbewusstsein stehen dabei an oberster
Stelle, schließlich sollen die ROBO-PARTNER-
Lösungen auch kleinen und mittelständi-
schen Unternehmen zugute kommen.
8 Forschung und Entwicklung
Robotik
Gesamtansicht des Fräsrobotersystems am Fraunhofer IPK
► Herausforderungen
für die Forschung
Trotz der Fortschritte seit den ersten For-
schungsvorhaben in den 1990er Jahren
bestehen nach wie vor zwei Hauptprobleme
bei der spanenden Bearbeitung mit Indus-
trierobotern. Zum einen führt ihre geringe
Steifigkeit imVergleichzuWerkzeugma-
schinen zu einer statischen Abdrängung
des Werkzeugs von der einprogrammierten
Sollbahn und dadurch zu einer verringerten
Maßhaltigkeit des Bauteils. Zum anderen
treten Werkzeug- und Maschinenschwin-
gungen auf, die sich nicht nur negativ auf
die Oberflächenqualität, sondern auch
auf das Verschleißverhalten des Werkzeugs
und die Lebensdauer des Maschinensystems
auswirken können. Die größte Bedeutung
kommt dabei den selbsterregten Schwingun-
gen zu, die aus der dynamischen Wechsel-
wirkung zwischen Zerspanprozess und der
nachgiebigen Maschinenstruktur resultieren.
Die beiden maßgeblichen Anregungsme-
chanismen sind Lagekopplung und Rege-
nerativeffekt. Diesen Mechanismen wurde
bisher noch keine große Aufmerksamkeit
bei der roboter unterstützten Fräsbearbei-
tung gewidmet. Infolge des fehlenden Sys-
temverständnisses werden zur Vermeidung
dieser sogenannten Ratterschwingungen
konservative Schnittparameter gewählt,
wodurch die nutzbare Leistungsfähigkeit
der Anlage nicht vollständig ausgeschöpft
wird. Dies greifen die im folgenden vorge-
stellten Untersuchungen auf, die in Zusam-
menarbeit mit der Technischen Universität
Darmstadt, Fachgebiet Systemzuverlässig-
keit und Maschinen akustik, am Fraunhofer
IPK durchgeführt wurden.
► Schwingungsverhalten des
Fräsrobotersystems
Im Sinne einer ganzheitlichen Systemanalyse
müssen neben dem Industrieroboter auch
die Elektrospindel und der Positionierer in
die Untersuchungen einbezogen werden.
DiesehabenalsimKraftflussliegendeKom-
ponenten eine entscheidende Rolle bei der
in der Zerspanstelle auftretenden Relativbe-
wegung zwischen Werkzeug und Werkstück.
Während bei konventionellen Werkzeug-
maschinendieerstenEigenfrequenzenin
der Regel zwischen 50 und 75 Hertz auftre-
ten, liegt der untersuchte Knickarmroboter
vom Typ KUKA KR 60 in einer Hauptbear-
beitungspose bei 7,3 und 9,6 Hertz. Die zu-
gehörigen Schwingungsformen sind durch
Industrieroboter haben sich in den letzten Jahrzehnten für zahlreiche Aufgaben
in der industriellen Produktion bewährt. Neben den klassischen Anwendungs-
gebieten wie der Materialhandhabung und dem Schweißen werden sie auch im
Bereich der mechanischen Bearbeitung eingesetzt, z. B. zum Schleifen, Polieren,
Entgraten und zunehmend auch zur Fräsbearbeitung. Aufgrund der geringeren
Investitionskosten, ihrem großen Arbeitsraum und ihrer hohen Beweglichkeit
lohnt es sich, Bearbeitungsaufgaben, für die bislang noch Werkzeugmaschinen
zum Einsatz kommen, an Industrierobotern durchzuführen. Einige Hersteller
bieten als Reaktion auf die gestiegene Nachfrage nach roboterbasierten Ferti-
gungslösungen Roboterzellen an, die alle Komponenten zum Einsatz eines Indus-
trieroboters als Bearbeitungsmaschine enthalten. Ein solches Fräsrobotersystem
steht am Fraunhofer IPK für Untersuchungen zur Verfügung.
Stabile Prozesse sichernFräsbearbeitung mit Industrierobotern
Positionierer
Roboter
Elektrospindel
9FUTUR 2/2014
ein auf die Getriebe- und Lagernachgiebig-
keit zurückzuführendes Drehen bzw. Kippen
des Roboterarms um das Grundgestell cha-
rakterisiert. Im Zerspanprozess können diese
Eigenformen miteinander gekoppelt werden
und zu großen Schwingungsamplituden des
Industrieroboters führen. Der Positionierer
hingegen weist eine geringere Nachgie-
bigkeit auf und besitzt daher höhere erste
Eigenfrequenzenbei30,5und37,5Hertz.
Seine statische und dynamische Schwach-
stelle ist die konstruktive Gestaltung des
Grundgestells als hohlwandiger Kragbal-
ken.DiedominantenEigenfrequenzender
Elektrospindel liegen dagegen bei hohen
Frequenzenzwischen1000und2000Hertz.
► Schwingungsanalyse
im Fräsprozess
Zur Charakterisierung des Gesamtsystem-
verhaltens im Fräsprozess wurden Bear-
beitungsversuche mit der Aluminiumlegie-
rung 7075 durchgeführt. Am Beispiel einer
erzeugtenWerkstückflankewirddasAuf-
treten eines instabilen Prozesses infolge
des Regenerativeffekts deutlich. Während
beim stabilen Prozess die Bearbeitungsspu-
ren dem Zahnvorschub aus dem unterbro-
chenen Schnitt zugeordnet werden können,
treten bei einer Schnitttiefe von zwei Milli-
metern deutliche Rattermarken auf.
Das Werkzeug schwingt dabei phasenver-
schoben zum Zahneingriff in einer Eigen-
frequenz,dienichtdemIndustrieroboter,
sondern dem Spindelsystem zugeordnet
werden kann. Die Folge ist dennoch eine
niederfrequenteWelligkeitderWerkstück-
flanke,dadieSchwingungmitdergrößten
Amplitude, welche genau der Differenzfre-
quenzzwischenWerkzeugschwingungund
Zahneingriffsfrequenzentspricht,denBear-
beitungsfehler dominiert. Das drehzahlab-
hängige Stabilitätsverhalten beim Regene-
rativeffekt wird graphisch in sogenannten
Stabilitätsdiagrammen dargestellt. Die durch
die Schwingungsanalyse erlangte Kenntnis
der zur Prozessinstabilität führenden Eigen-
frequenzdesSystemserlaubtdiegezielte
Änderung der Drehzahl, so dass mit höheren
Schnitttiefen gefräst werden kann.
► Zukünftiger Forschungsbedarf
Neben der aus der Literatur bekannten Pro-
zessinstabilität infolge der Lagekopplung
treten bei der robotergeführten Fräsbear-
beitung auch regenerative Ratterschwin-
gungen auf. Im Rahmen der durchgeführten
Bearbeitungsversuche zeigte sich, dass das
dynamische Verhalten der Elektrospindel
maßgeblichenEinflussaufdieProzessstabi-
lität bei der Aluminiumbearbeitung hat.
Der Einsatz von Stabilitätsdiagrammen, wie
sie bereits von Werkzeugmaschinen be-
kannt sind, bietet die Möglichkeit, stabile
Prozessparameter auszuwählen und da-
durch die Leistungsfähigkeit des Fräsrobo-
tersystems besser ausnutzen zu können. In
zukünftigen Forschungsvorhaben sollte
daher verstärkt ein Augenmerk auf das
dynamische Verhalten der Werkzeugspin -
del gelegt werden. Weiterhin weisen die
Konstruktion von Roboter und Positionierer
Merkmale auf, die nicht für eine Anwen-
dung zur Fräsbearbeitung optimiert sind.
Hier ist es an den Roboterherstellern, ihre
Standardsysteme für den wachsenden
Markt der Bearbeitung mit Industrierobo-
tern anzupassen und zu verbessern.
Text:DavidSchylla
Die ersten beiden Eigenschwingungsformen des Industrieroboters
Werkstückflanke für einen stabilen (oben) und instabilen Prozess (unten)
Vorschubbewegung des Roboters
Rattermarken instabiler Prozess(aP = 2,0 mm)
stabiler Prozess(aP = 1,0 mm)
1 mm
Ihre Ansprechpartner
Sascha Reinkober
Telefon: +49 30 39006-326
E-Mail: [email protected]
Marcel Manthei
Telefon: +49 30 39006-245
E-Mail: [email protected]
10 Forschung und Entwicklung
Medizintechnik
Sie halten Lampe und Endoskop, bewegen Tisch und Röntgenscanner:
Roboter im Operationssaal machen sich auf zurückhaltende Weise nützlich.
von Christopher Schrader
Stille Helfer für Chirurgen
Ganz am Ende des Flurs liegt ein besonde-
rer Operationssaal. Ein bisschen weg vom
Versorgungstrakt, die Chirurgenteams müs-
sen also ihre Geräte weiter schieben, die
Materialien weiter tragen als in andere Säle,
wenn sie Eingriffe vorbereiten. Normaler-
weise würde das dazu führen, dass die Aus-
lastung des Raumes sinkt, sagt Erwin Keeve,
der für den OP verantwortlich ist. Tatsäch-
lich aber ist der Raum ausgebucht. Neuro-,
Kopf- und Handchirurgen wechseln sich ab,
andere Mediziner kommen wegen der guten
Möglichkeiten zur Schlüsselloch-Chirurgie
her. Seiner Hightech-Ausstattung zuliebe
nehmen die Ärzte am Virchow-Klinikum der
Berliner Charité den erhöhten Aufwand bei
der Vorbereitung in Kauf.
Keeve ist darauf erkennbar stolz. Er ist Pro-
fessor am Hauptstadt-Klinikum, aber kein
Mediziner, sondern Ingenieur. Sein Fach-
gebiet heißt Navigation und Robotik. Der
Operationssaal ist so etwas wie ein Labor,
das für chirurgische Eingriffe dient. »Was
wir hier entwickeln, muss sich sofort im
Klinikalltag bewähren«, sagt er. Außerdem
soll der Saal zeigen, auf welche Weise die
Apparaturen intelligent zusammenarbeiten
und einen Zusatznutzen entfalten können.
Darum hängt hier zum Beispiel eine innova-
tive OP-Leuchte, die über eine Kamera in der
Mitte die Distanz zum Patienten misst und
Helligkeit und Fokus automatisch justiert.
Dass ihre Bilder auf großen Monitoren auf
der Wand oder per Internet auf der ande-
ren Seite der Welt zu sehen sind, ist schon
Standard. Um darüber hinaus zu gehen,
installiert Keeve in dem Saal lauter roboti-
sche Helfer.
Helfer, wohlgemerkt, keine Robo-Chirur-
gen. Noch vor einigen Jahren schwärmten
technikbegeisterte Mediziner und medizin-
begeisterte Techniker von Robotern, die als
vollwertige Operateure arbeiten, frei von
Ermüdung und viel präziser im Umgang mit
Skalpell und Bohrer als Menschen. Die Zei-
ten sind vorbei, sagt Keeve. Es gab bei den
Versuchen zu viele unerwartete Nebenwir-
kungen und Wundinfektionen. In Deutsch-
land zum Beispiel schlossen sich Hunderte
Patienten zu einer Initiative zusammen, die
eine Maschine namens Robodoc für Kompli-
kationen nach der Implantation eines künst-
lichen Hüftgelenks verantwortlich machten
und deren Hersteller verklagten.
Die Ingenieure, sagt der Ingenieur Keeve,
mussten erst lernen, dass jeder Mensch
verschieden ist und dass sich die Prozesse
aus der industriellen Fertigung nicht eins
zu eins in die Medizin übertragen lassen.
Nasen, Hüftknochen, Herzklappen – lauter
Sonderanfertigungen. Ein geübter Chirurg
ist da kaum von einer Maschine zu ersetzen,
der man schließlich in jedem einzelnen Fall
genau sagen muss, was sie tun und vor allem
lassen soll. Das Erfahrungswissen des Arztes
lässtsichschwerinexakteRegelnpressen.
Darum halten in Keeves Operationssaal die
Roboter nicht mehr das Skalpell, sondern
Endoskop und Lampe. Sie bewegen keine
Knochensäge, sondern den Operations -
tisch oder einen Röntgenscanner. Alles
entweder auf gesprochene Kommandos,
durch Befehle auf einem iPad oder sanftes
Schieben oder Ziehen des Mediziners; die
Maschine unterstützt und ergänzt dann die
Bewegung des Arztes und bringt den Groß-
teil der nötigen Kraft auf. »Das alles muss für
unterschiedliche Teams funktionieren«, sagt
der Entwickler. Schließlich haben Chirurgen
nicht nur verschiedene Gewohnheiten, son-
dern auch verschiedene Körpermaße.
► Um schnell ein 3-D-Röntgenbild
aufzunehmen, muss der OP-Tisch
nicht mehr freigeräumt werden
Der Roboter, der Keeves Aufmerksamkeit
zurzeit am meisten beansprucht, heißt Orbit,
ein neuartiges Gerät für dreidimensionale
Röntgenaufnahmen. Er ist noch nicht in
seinem Operationssaal in der Charité ein-
gebaut, aber die Anschlüsse in der Decke
sind für ihn bereits vorgesehen. Einige Kilo-
meter weiter, im Fraunhofer-Institut für Pro-
duktionsanlagen und Konstruktionstechnik,
wo Keeve den Bereich Medizintechnik leitet,
arbeitet Orbit als Prototyp. Er ist montiert
auf einen konventionellen Industrieroboter.
»Der kann viel mehr als wir brauchen, aber
ich wollte mich auf keinen Fall mit den Limi-
tationen der Maschine herumärgern müs-
sen«, sagt der Ingenieur.
Oben auf dem Ausleger sitzt ein Kasten
miteinerRöntgenquelle,diesichüberdem
Operationstisch frei bewegen kann; ein
Röntgendetektor fährt unten die Bewe-
gungen gegengleich nach, sodass er das
beim Durchleuchten erzeugte Bild optimal
auffangen kann. Die Liege muss dafür aus
Kohlefaser und metallfrei sein, sonst gibt
es Schatten auf den Aufnahmen. Wenn
Orbit genügend Bilder aus verschiedenen
Winkeln aufgezeichnet hat, kann ein ange-
schlossener Computer daraus ein räumliches
Bild erzeugen.
Der Clou dabei ist: Der Arzt kann dem Robo-
ter seine Bewegungen einfach vormachen.
Er packt den zunächst noch ausgeschalte-
ten Röntgenkopf an einem Handgriff und
führt ihn zum Beispiel um den Kopf oder
ThoraxdesPatientenherum–überalldort-
hin, wo er Platz zwischen Lampen, dem
Anästhesieturm, Geräten und Wagen mit
11FUTUR 2/2014
Ihre Ansprechpartnerin
Johannes Seidel, M.Sc.
Telefon: +49 30 314-75835
E-Mail: [email protected]
Ihr Ansprechpartner
Prof. Dr.-Ing. Erwin Keeve
Telefon: +49 30 39006-120
E-Mail:
Operationsbesteckfindet.»SoeinOperations-
saal ist ja voll«, sagt Keeve, »mit Orbit
muss das Team nicht erst alle Geräte weg-
räumen.« Der Mediziner führe den Roboter
durch das Gewimmel, »und das System mel-
det ihm ständig zurück, ob er schon genü-
gend Winkel gefunden hat«. Erst wenn es
grünes Licht gibt, tritt das Operationsteam
vom Tisch zurück, und der Roboter fährt mit
eingeschalteterRöntgenquellediegezeigten
Punkte ab.
Der Ingenieur verspricht sich davon eine
deutliche Verbesserung und Beschleunigung
der Bildgebung. Bisher musste das Ärzte-
team nämlich seine Arbeit länger unterbre-
chen, wenn ein sogenanntes C-Bogen-Rönt-
gengerät über dem Patienten positioniert
oder dieser in einen Tomografen geschoben
wurde. Keeves Röntgenroboter soll statt-
dessen immer über dem Operationstisch
hängen. Und zwar nicht nur in den Sälen,
wo geplante Operationen gemacht wer-
den. »Unser Ziel ist der Schockraum«, sagt
er. »Hier müssen sich die Ärzte bei einem
gerade eingelieferten Patienten, der zum
Beispiel einen schweren Autounfall hatte,
schnell einen Überblick über die Verletzun-
gen verschaffen.« Eine längere Pause für die
Bildgebung kann da lebensgefährlich sein.
Die räumlichen Bilder des Patienten können
dem Arzt später auch dabei helfen, ihre
minimalinvasiven Instrumente besser im Kör-
per auszurichten. Der Computer im Opera-
tionssaal vermag nämlich die Position der
Instrumente in die Röntgenaufnahmen ein-
zublenden. Dazu muss das Operationsbe-
steck mit entsprechenden Markierungen
ausgestattet sein, die eine Kamera in der
OP-Lampe auffängt. Dann können die Ärzte
praktisch durch den Körper des Patienten
hindurch verfolgen, wo die Spitze des Inst-
ruments gerade steckt.
Text:ChristopherSchrader,
Süddeutsche Zeitung, 30. April 2014
Robotik-Operationssaal am Virchow-Klinikum der Charité – Universitätsmedizin Berlin (Bild: TRUMPF)
Prototyp des offenen 3D-Röntgenscanners ORBIT am Fraunhofer IPK (Bild: Fraunhofer IPK)
12 Forschung und Entwicklung
Medizintechnik
Minimal-invasive Techniken gehören mittlerweile zum Standard in der Chirurgie.
Dabei operieren Ärzte über sogenannte »Schlüsselloch-Einschnitte«, die nur
wenige Zentimeter groß sind und in der Regel schnell verheilen. Für die Patienten
bedeutet das: Sie haben geringere postoperative Schmerzen und genesen rascher.
Für den Operateur hingegen sind minimal-invasive Eingriffe technisch schwieriger
und erfordern eine gewisse Erfahrung. Ein Hauptproblem ist die Orientierung
im Operationsfeld im Körperinneren der Patienten. Hier erleichtern optische
Instrumente, beispielsweise Endoskope und Bronchoskope, sowie chirurgische
Navigationssysteme die Arbeit der Chirurgen. Vor allem die bislang verfügbaren
Navigationssysteme weisen Defizite auf. Wissenschaftler am Fraunhofer IPK erfor-
schen deshalb neuartige Verfahren für die Instrumentennavigation, die präziser,
intuitiver und kostengünstiger als vergleichbare Systeme auf dem Markt sind.
► Vor- und Nachteile
der Instrumentennavigation
DieInstrumentennavigationisteinflexib-
les Assistenzsystem, das dem Operateur
die Lage der medizinischen Instru mente in
den dreidimensionalen CT- oder MRT-Daten
des Patienten anzeigt. So kann der Chirurg
zielgenau zum Operationsgebiet navigieren
und beispielsweise eine Tumor region für
eineBiopsieausfindigmachen.
Damit medizinische Instrumente im Operati-
onsgebiet lokalisiert und visualisiert werden
können, müssen im Vorfeld einer OP 3D-
Röntgenbilder des Patienten aufgenommen
werden. Außerdem müssen die Lage des
Patienten bzw. des Operationsgebiets und
die Lage der jeweiligen chirurgischen Ins-
trumente vermessen werden. Zwei Mess-
prinzipien haben sich dafür etabliert: das
optische und das elektromagnetische Tra-
cking. Beim optischen Tracking vermisst ein
externesstereoskopischesKamera-Mess-
systemdiePositionvonReflektorkugeln,die
am Instrument und am Patienten angeord-
net sind, und bestimmt daraus die Relativ-
lage des Instruments zum Patienten. Als
deutliche Nachteile dieses Verfahrens
erweisen sich der eingeschränkte Zugang
des OP-Personals zum Patienten aufgrund
der zu berücksichtigenden Kamera sichtlinie
(Line-of-Sight-Problem) und die hohen
Investitionskosten bei der Anschaffung des
Gesamtsystems.
Das zweite Verfahren, das elektromag-
netische Instrumententracking, nutzt ein
mit einem Feldgenerator erzeugtes Mag-
netfeld, um die Lage einer Sensorspule am
Routenplaner im OP Instrumentennavigation für minimal-invasive Eingriffe
Instrumentennavigation im klinischen Einsatz an der Charité – Universitätsmedizin Berlin
13FUTUR 2/2014
Instrument bzw. Operationsgebiet zu mes-
sen. Diese Spule gibt Aufschluss über die
Position der medizinischen Instrumente und
hilft bei der Orientierung im Operationsge-
biet. Wesentliche Nachteile dieses Verfah-
rens liegen in der hohen Ungenauigkeit und
derStörempfindlichkeitgegenüberelekt-
risch leitfähigen oder ferromagnetischen
Materialien. Bisher gelingt es zudem bei-
denNavigationsverfahrennicht,diespezifi-
schen Bedürfnisse von Chirurgen für die ver-
schiedenen Anwendungsfälle umfassend zu
erfüllen. Dass sie deshalb bislang nicht in
vollem Umfang zum Einsatz kommen, liegt
auch an Platz- und Kostenaspekten, vor
allem aber an den komplizierten Vorberei-
tungsschritten und einem erforderlichen
technischen Verständnis des Ärztepersonals.
► Kamerabasierte Navigation
DieIPK-Expertengreifendiebestehenden
technischenDefiziteaufundentwickeln
neuartige kamerabasierte Navigationsver-
fahren, die präziser, intuitiver und kosten-
günstiger als vergleichbare Systeme auf dem
Markt sind. Vor allem die Tatsache, dass bei
den konventionellen Navigationssystemen
auf Basis der Einzelmessungen von Patient
und Instrument erst durch eine Landmar-
kenregistrierung eine direkte Beziehung zwi-
schen Patient und Instrument erreicht wird,
gilt als umständlich und technisch aufwän-
dig. Darüber hinaus haben sich roboterge-
stützte Assistenzsysteme wie das da Vinci®-
Chirurgiesystem als äußerst kostspielig und
in der praktischen Handhabung im OP als
nicht ideal erwiesen. Die Fraunhofer-Wis-
senschaftler verfolgen daher den Ansatz,
kostenintensive und aufwändige Messtech-
nik durch eine Softwarelösung zu ersetzen.
Als Basis dienen im OP standardmäßig
genutzte optische Kamera systeme wie
Video-Endoskope oder Visualisierungs-
kameras, mit deren Hilfe sie Navigations-
informationen gewinnen. Dazu entwickeln
sie Algorithmen, mit denen sie aus den
VideobilddatendieOberflächeimaktuellen
Sichtfeld der Kamera rekonstruieren. Diese
Oberflächewirdkontinuierlichmiteinem
3D-Datensatz,z. B.demCT-Modell,abge-
glichen, wodurch sich die Lage der Instru-
mente relativ zum Patienten ergibt. Indem
siequasioptischeInstrumentealsMesstech-
nik nutzen, vereinfachen die Wissenschaftler
sowohl die Handhabung von Navigations-
systemen, als auch die Durchführung navi-
gierter Eingriffe. Da außerdem die Anschaf-
fungexternerMesstechnikentfällt,wird
eine deutliche Kostensenkung erreicht. Die
Fraunhofer-Expertenerhoffensichdadurch
auch, die Hemmschwelle der Kliniken beim
Kauf und Einsatz von Navigationssystemen
zu reduzieren. Vor allem jedoch käme die
neue Technologie den Patienten zugute,
denn eine größere Anzahl an schonenden
minimal-invasiven Ein griffen würde kürzere
Genesungszeiten und damit kürzere Kranken-
haus aufhalte mit sich bringen.
Grafische Benutzeroberfläche (GUI) des IPK-Instrumenten navigationssystems
Ihr Ansprechpartner
Manuel Katanacho
Telefon: +49 30 39006-367
E-Mail: [email protected]
14
Medizintechnik
Forschung und EntwicklungForschung und Entwicklung
► Aktive Orthese
Im Projekt »CareJack« arbeiten Wissen-
schaftler des Fraunhofer IPK mit Partnern
aus Industrie und Forschung gemeinsam an
einerkörperlichenUnterstützungdesPflege-
personals durch eine sehr einfach anzule-
gende, aktive Orthese. Dieses medizinische
Hilfsmittel mit Stützfunktion wird bei-
spielsweise in Form einer stabilen Weste rea-
lisiert,diediehäufigstenPflegeszenarien
aktiv in deren Bewegungsverlauf unterstützt
unddabeidiePflegekräftevoralleminden
hochbelasteten anatomischen Bereichen
entlastet. Besonders großen Wert legen die
Forscher darauf, dass keine voluminösen
Motoren mit hohem Leistungsbedarf ver-
wendet werden, um den Einsatzzeitraum
auffürdieambulantePflegenotwendige
Szenarien anzupassen.
► Zwischenspeicherung von Energie
Im Projekt wird die Unterstützung des
PflegepersonalsdurchZwischenspeicherung
von Energie, z. B. in gebremsten Federme-
chanismen, und deren gezielte Wiederfrei-
setzung unter einem Assist-As-Needed-
Paradigma sichergestellt. Die Bewegung, die
dereigentlichenpflegerischenAktivitätvor-
gelagert ist, wird als mechanische Energie
in das System zur Speicherung eingebracht.
Die Idee dahinter ist, ohnehin anfallende
Bewegungen, wie z. B. die Annäherung an
den Patienten, zu dynamisieren und die so
nutzbareMehrenergieinsSystemeinfließen
zu lassen. Diese Energie wird dann in den
pflegerischenBewegungsablaufeingebracht
und erlaubt somit eine effektive, kontrol-
lierte Unterstützung der Bewegung.
Die tägliche Arbeit von Pflegern ist vor allem körperlich sehr belastend. Tätigkeiten
wie Aufstehhilfen, Mobilisierung, Bewegung sowie Umlagerung der Patienten
führen nach heutigem Erkenntnisstand zu einem Frühverschleiß des Bewegungs-
apparats und damit zur Beeinträchtigung der Gesundheit des Personals. Das
Ziel der Forscher im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
geförderten Verbundprojekt »CareJack« ist die Realisierung eines softrobotischen
Oberkörper-Assistenzsystems in Form einer aktiven Weste zur Unterstützung
der Pflegekräfte. Dadurch soll mittelbar das Personal entlastet werden und dem
Pflegebetrieb so länger voll einsatzfähig erhalten bleiben.
Mehr Energie fürs Personal EineaktiveWestezurUnterstützunginderPflege
Das Drehen oder Heben von Pflegebedürftigen ist eine für Pflegekräfte körperlich sehr anstrengende Tätigkeit.
FUTUR 2/2014 15
CareJack Projektpartner
– Arbeiter-Samariter-Bund KV Lübben
– Fraunhofer IPK
– Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und
Mikrointegration IZM
– iXtronics
– Klinikum Stadt Soest
– O.T.W.-Orthopädietechnik Winkler
– Reha-Zentrum Lübben
– Würth-Elektronik
Ihr Ansprechpartner
Henning Schmidt
Telefon: +49 30 39006-149
E-Mail: [email protected]
gung der Systembestandteile zum Leicht-
baukonzeptwieauchzurKosteneffizienzin
der Realisierung der aktiven Orthese bei.
Dies betrifft sowohl die Marktakzeptanz in
derambulantenundklinischenPflegeals
auchspäterdieprivatePflegedurchAnge-
hörige. Konzeptionell wird eine hohe Indi-
vidualisierbarkeit durch den Modulansatz,
ein Schalen/Schienen-System mit dynami-
scher Verriegelung, sichergestellt, der auch
inderSituationeineshäufigwechselnden
Nutzers den komfortablen Einsatz des
Unterstützungssystemserlaubt.DerEffi-
zienznachweisderOrthesewirddreistufig
in kontrollierter, klinisch-pflegerischer
Umgebung sowie auch in einer ambu-
lant-pflegerischenUmgebungdemonstriert.
Die Eignung als Lehr- und Lernobjekt zum
Einstudieren der optimalen Bewegungs-
abläufe wird im klinisch-pflegerischen
Umfeld erprobt.
► Optimierung der
Orthesenfunktion
Die aktive Orthese muss im Hinblick auf
Leichtbau, Komfort, mechanische Stabilität,
Fail-Safe-Bedienung sowie intelligente
Energie(Rück-)Gewinnung und -freigabe
konstruiert werden. Anatomisch kritische
Fehlbewegungsabläufe werden dabei
ebenso verhindert wie Gefährdungspoten-
zialefürPflegerundPatientdurchunge-
wollte Energiefreisetzung. Wesentlich hierfür
ist u. a., dass die Bereitstellung des Un ter-
stütz ungs um fangs immer im Rahmen des
durchdiePflegekraftvollständigbeherrsch-
und kontrollierbaren Maßes erfolgt. Somit
wirdimmereinesignifikanteEigenaktivität
derPflegekraftbedingtunddieEnergienur
im Sinne eines Assist-As-Needed-Ansatzes
zur Vermeidung von kritischen Belastungs-
bedingungen freigesetzt. Intelligente
mecha tronische Konzepte werden hierfür
vorab modellbasiert generiert und erlauben
die rasche Optimierung der Orthesenfunk-
tion ohne langwierige und kostenintensive
Trial-Error-Betrachtungen.
► Verwendung als Lehr- und
Lernobjekt
Das im Verbundprojekt entwickelte Konzept
beinhaltet auch die Möglichkeit, optimale
Bewegungsabläufe kontrolliert und unter
Monitoring der muskulären Belastung für
Lern- und Lehrzwecke in der Aus- und Wei-
terbildung zu vermitteln. Hierbei können die
PflegekräfteregelmäßigunterBerücksichti-
gung von Erkenntnissen des motorischen
Lernens eine durch das System bereitge-
stellte haptische Unterstützung zur Erler-
nung der Bewegung nutzen. Diese entbü-
rokratisierte Schulungsoption wird sich
besonders im professionellen Umfeld der
ambulantenundstationärenPflegeeffi-
zienzsteigernd und kostenreduzierend aus-
wirken. Dies ist vor alle möglich durch
fertigungsintegrierte miniaturisierte Kont-
rollelemente wie bioverträgliche EMG-Elek-
troden und Winkel-/Positions-/Kraft-Senso-
ren sowie die Vorverarbeitung von Signalen
mittelsFlex/Starrflex-Schaltungsträgernbzw.
integriert im Carbonverbundwerkstoff der
Orthese. Ebenso trägt die modulare Ausle-
Konstruktionsprinzip der softrobotischen Oberkörperweste »CareJack«
16
Automatisierung
Forschung und Entwicklung
Mit dem Siegeszug der digitalen Fototechnik in den vergangenen zehn Jahren
wuchs die Menge der aufgenommenen Fotos schlagartig an. Im Gegensatz zur
analogen Fotografie ist das Anfertigen einer Bildkopie nunmehr eine Sache von
Sekunden. Für professionelle Bildagenturen hat sich dadurch ein Markt entwi-
ckelt, der neue Chancen und Möglichkeiten, aber auch Herausforderungen mit
sich bringt. Am Fraunhofer IPK arbeiten Wissenschaftler daher an Lösungen auf
Basis automatisierter Bildverarbeitung.
»Porträt«, »Landschaftsaufnahme« oder
»Stadtszene« zuordnen.
Mit Hilfe von hochskalierbaren Image-Retrie-
val-Systemen ist es dagegen möglich, Daten-
bestände von mehreren Millionen Bildern
zu durchsuchen. Passend zu einem Anfra-
gebild werden Aufnahmen gesucht, deren
visuelle Inhalte die gleiche Szene zeigen. Die
Schlagworte der so ermittelten Bilder wer-
den dann auf das Anfragebild übertragen.
Solche Systeme arbeiten sehr präzise und
können Bildstörungen wie Verdeckungen,
Verschiebungen und perspektivische Trans-
formationen zum Teil ausgleichen.
► Neue Herausforderungen
für Bildagenturen
Für professionelle Bildagenturen bedeutet
diedigitaleFotografieErleichterungund
Herausforderung zugleich: Auf der einen
SeiteprofitierensievonschnellerenVerar-
beitungs-, Vervielfältigungs- und Verbrei-
tungsmöglichkeiten. Auf der anderen Seite
ist es schwieriger geworden, die Masse an
Aufnahmen sinnvoll zu verwalten und ange-
messen zu präsentieren. Meist werden Bil-
der anhand von Schlagworten und Meta-
informationen sortiert. Diese sagen jedoch
nur wenig über den eigentlichen Inhalt, das
Layout oder die Qualität einer Aufnahme
aus. Die automatisierte Bildverarbeitung
kann eine unterstützende Rolle einnehmen,
indemsiedieIndexierungvereinfachtund
den Benutzern mit neuen Werkzeugen bei
der Suche weiterhilft.
► Prüfung des Bildes vor der
Indexierung
Direkt nach Übertragung eines Bildes in eine
Datenbank ermöglicht die automatisierte
Bildverarbeitung eine erste Bewertung und
Vorselektion. Dabei können Kennzahlen zu
technischen Merkmalen erhoben werden,
zu denen die Messung von Blockartefakten
und Bildrauschen sowie der Bildschärfe zäh-
len. Auch Eigenschaften, die die ästhetische
Wahrnehmung betreffen, sind messbar. So
lassen sich zum Beispiel Aussagen zu Farb-
harmonien und Layout treffen.
► Automatische Erstellung
von Schlagworten
Um Bilder für eine spätere Suche in eine
Datenbank aufzunehmen, ist es notwen-
dig, die richtigen Schlagworte zu bestim-
men. Manchmal werden diese direkt vom
Fotografen mitgeliefert. Ist dies nicht der
Fall, lassen sich leistungsfähige Konzeptklas-
sifikatorennutzen.DabeiwirdfürjedesBild
ein Merkmalsvektor berechnet, der statisti-
sche Informationen über Layout, Farbe und
Struktur enthält. Diese Herangehensweise
ermöglicht die Berechnung von Modellen
einzelnerBildklassen,diezurKlassifikation
genutzt werden können. So lassen sich Auf-
nahmen den gängigsten Kategorien wie
Bilder verstehen Werkzeuge für die intelligente Bildrecherche
Erste Bewertung eines Bildes durch Kennzahlen zu Rauschen, Unschärfe und Blockbildung
17FUTUR 2/2014
► Unterstützung bei der Bildersuche
Um Benutzer direkt bei der Suche zu unter-
stützen, kommen ebenfalls die Methoden
von Image-Retrieval-Systemen zum Einsatz.
Sie ermöglichen eine sinnvolle Aufberei-
tung und Vorsortierung von Suchergebnis-
sen. Dabei werden zwei Ansätze verfolgt.
Zum einen gibt ein direkter Bildvergleich
die Möglichkeit, Bilder zu gruppieren, deren
visueller Inhalt weitestgehend identisch
ist. Anstelle der Darstellung aller Ergeb-
nisse ist es dadurch möglich, pro Gruppe
nur ein Ergebnis anzuzeigen. Die Benutzer
bekommen so einen besseren Überblick
über die Vielfalt der Suchergebnisse und
können selbstständig durch die einzelnen
Gruppen navigieren.
Diesem Ansatz gegenüber steht die Mög-
lichkeit, aus der Ergebnismenge Bilder zu
selektieren, auf denen identische Szenen zu
findensindundnurdieseanzeigenzulas-
sen.DadurchkönnenUnschärfenbeitextu-
ellen Suchanfragen ausgeglichen sowie eine
homogenere Ergebnismenge präsentiert
werden. In beiden Fällen bieten inhaltsba-
sierte Bildvergleiche deutlich bessere Mög-
lichkeiten der Suche sowie neue Werkzeuge,
umschnellerzufindenwonachmansucht.
► Herausforderungen für die
Forschung
Die genannten Möglichkeiten basieren auf
Ansätzen,die identische Inhaltefinden,
indem zwei aus den Bildern errechnete Sig-
nale direkt miteinander verglichen werden.
Geht es jedoch um die Suche nach seman-
tisch ähnlichen Bildern wird es schwieriger.
Für den Computer ist ein Bild lediglich eine
Menge von einzelnen Farbwerten. Daher
müssenzunächstMerkmaleextrahiertwer-
den, die eine Beschreibung einer Bildregion
ermöglichen. Zu diesen zählen Struktur-,
Farb- und Konturmerkmale. Sie bilden das
FundamenteinesjedenKlassifikations-und
Retrieval-Systems und müssen daher sehr
aussagekräftig sein. Ein Forschungsthema
am Fraunhofer IPK ist deshalb die Erar-
beitung von Bildmerkmalen, die invariant
gegenüber Beleuchtungsänderungen sind
unddabeiauchFarbeeffizientkodieren.
Gradientenbasierte lokale Merkmale sind
sehr populär, arbeiten jedoch meist nur auf
Grauwertbildern. Die direkte Übertragung
auf Farbbilder ist nicht so einfach und wird
meist dadurch gelöst, dass die Merkmale
für jeden Farbkanal einzeln berechnet wer-
den. Dabei handelt es sich aber nur um eine
indirekte Beschreibung von Farbinformation.
Es müssen folglich für diese Problematik
noch Lösungsansätze entwickelt werden.
Im Gegensatz zum Computer kategorisiert
der Mensch Bildinhalte und sieht diese nicht
als eine statistische Häufung von Struktur-
oder Farbmerkmalen. Damit ein semanti-
sches Retrieval-System die Erwartungen
eines Menschen an das System erfüllen
kann, ist es nötig Kategorien anzulernen.
Dieswäreeinfach,wennz. B.Häuserimmer
gleich aussehen würden. Diese können
jedoch die unterschiedlichsten Formen
haben und ihr Erscheinungsbild variiert in
Abhängigkeit von Aufnahmeperspektive
und Lichtverhältnissen. Das Gesamtziel
der Forschung am Fraunhofer IPK ist
daher, Lösungsansätze für diese Probleme
hervorzubringen.
Ihr Ansprechpartner
Gerald Kaeding
Telefon: +49 30 39006-144
E-Mail: [email protected]
oben: Suchergebnis für die Begriffe »Berliner Dom«, mittig: Erkennung gleicher Bildinhalte, unten: Umsortierung auf Basis gemeinsamer Bildinhalte
Egal ob es um die robotergestützte Bearbeitung mit Industrierobotern oder die
Mensch-Roboter-Kooperation in Montagefabriken der Zukunft geht, ein Name
taucht in den großen europäischen Verbundprojekten zur Roboterforschung
immer auf: Comau. Das italienische Unternehmen und Fraunhofer IPK verbindet
eine langjährige enge Partnerschaft in der Robotikentwicklung, die Anfang der
1990er Jahre mit Arbeiten für die Europäische Weltraumorganisation ESA begann.
FUTUR sprach mit Stefano Ocleppo, dem neuen Vertriebsleiter Deutschland, über
aktuelle Aufgaben und künftige Herausforderungen in der Robotik. Der Italiener
ist erst seit kurzem am Comau-Standort im hessischen Dreieich tätig und hat
unsere Fragen deshalb auf Englisch beantwortet.
FUTUR: Herr Ocleppo, Sie sind erst kürz-
lich von Comau Italien nach Deutschland
gewechselt – worin unterscheiden sich der
deutsche und der italienische Robotik-Markt?
Ocleppo: The most evident is for sure the
size. Despite the fact that the German and
Italian robotics market developed in the
same period, the German one took advan-
tage of the presence of a larger number of
big car makers. The robot demand gene-
rated by some of the world's biggest auto-
mobile producers pushed the growth of the
German robotics market up to four times
the size of the Italian one. The other diffe-
rence is the shrinkage of the Italian internal
demand by robot end users due to limited
access to credit for small and medium-sized
companiesandconsequentinvestmentpost-
ponementorcancellationinthelastfiveto
sixyears.Thereductionoftheinternalmar-
ket is compensated in number of sold units
bythestrongexportcapacityoftheItalian
integrator,butdeterminesaprofitreduction
for the Italian robot producers which have to
support the line builder in its competitions
and installations abroad more often.
FUTUR: Welche Philosophie steht hinter
den robotergestützten SMART-Lösungen
von Comau?
Ocleppo: As part of a big manufacturing
group the dominant philosophy behind the
development of our integrated solution is
the one that brings the highest standard
of productivity, while as a part of one of
the worldwide largest line builders, Comau
Robotics is driven by the need to provide
manufacturing equipmentwith certain
installation costs and timing. Translated in
terms of robotics products, our philosophy
expressesitselfthroughthedesignofdedi-
cated machines and application packages
withextremelycompetitivelifecyclecosts
andoverallequipmentefficiency.Ourhol-
low wrist smart solution for spot welding,
running since the end of the 1990s in seve-
ral thousands of pieces, can be taken as an
exampletoputinevidencetheapplication
of the above described philosophy. The
revolutionary patented design of a mecha-
nical articulated arm able to host all cables
and pipes for the resistance welding appli-
cation is bringing to the end user of our
robotsasignificantnumberofdirectand
indirectefficiency.Theprotectiongivenby
the mechanics to the cables reduces dra-
matically the maintenance cost in a body
shop and increases the technical availability
oftheequipment.Buttheseareonlysome
ofthebenefits.Theabsenceofunpredic-
table cable positions in combination with a
very high accuracy of this robot enables a
100 percent off-line programming that gives
enormous advantages to the line builder at
installation and commissioning time and to
the end user at every start of production of
a new model. Besides, such characteristics
givemoreflexibilitytotheproductionline
for future retooling and enable the design
ofhighdensityroboticscellswithsignificant
savingoffloorspace.Similarconsiderations
could be described for the development of
fully integrated application packages and
dedicated robots such as those for the
handlinginthepressshopequippedwith
doublemotoronaxisone,orthoseforthe
remote laser welding where the laser beam
is focalized through the robot arm up to
1000 mmfromrobotwrist,ormachinesable
toexceedthebenchmarkintheircategory
of speed performances such as the high
speed RACER robot.
FUTUR: Comau hat mit C4GOpen bzw.
C5GOpen als einer der wenigen Hersteller
offene Steuerungen im Angebot. Warum
haben Sie sich dafür entschieden?
Ocleppo: The push to introduce an open
version of the Comau controller comes from
the propensity of our company to work with
very advanced integrators, research centers
and machine builders. As we got aware of
the need of these players to have their own
motion controlled solution, we decided to
catch the opportunity to provide them with
an open controller in order to bind our name
and strengthen the relationship with part-
ners with high inclination to research and
development of distinctive solutions. Very
Smarte Robotiklösungen füreineflexibleProduktion
Interview18 Interview
soon this value proposition was recognized
by our customers as the best option available
ontheroboticsmarketand,asanunexpec-
ted side effect, this solution was adopted by
a number of schools and research institu-
tions so that we are now counting hundreds
of installations. For this reason there were
nodoubtstoextendtheopenversionto
the C5G, too.
FUTUR: Die Zusammenarbeit von Mensch
und Roboter steht schon seit Jahrzehnten
im Mittelpunkt von Forschung und Entwick-
lung. Welche Trends sehen Sie hier in der
industriellen Anwendung?
Ocleppo: Yes, the man-robot cooperation
has been at the center of the R&D of most
robotics players for a long time and Comau
belongs to those that were deeply involved
in it since the earliest stage. The Comau
expectationforthefutureoftheman-robot
cooperationisitslargeextensiontomostof
the known industrial applications. Unfor-
tunately, it might still take a while. Although
the state of the art robots have reached full
safety standards and although we already
see on the market small »safe« machines
cooperating with humans for some service
applications, the ready-to-install robotized
man-machine applications for production
are not yet available on the market and the
end users must still carry at their own charge
the risk assessment of the installation. Due
toitsexclusivefocusonindustrialapplica-
tion for production and its philosophy to
provide plug and play integrated effective
robot packages inclusive of tools, Comau
belongs to those actors that are still strongly
investing in research to reach a 100 percent
safety of robotic applications.
FUTUR: Ihre Entwicklungsabteilung in Turin
arbeitetengmitunserenRobotik-Exper-
ten zusammen. Welche Vorteile ziehen
SieausderZusammenarbeitmitexternen
Forschungspartnern?
Ocleppo: The vocation of Comau to innova-
tion has always brought our company to work
very close to the best research institutions in
the world as a way to get access to the most
up-to-date knowledge and a way to get fresh
ideas from teams having a different perspec-
tive compared to the more utilitarian vision
of the industrial R&D. Besides the large num-
ber of disciplines and technologies that our
Research and Development must master for
the development of our high-tech products,
there are alsoverydifferentfieldswithwhich
Comau enters into contact as a provider of
process solutions to a broad range of indust-
ries. Only the cooperation with structured and
strong organizations such as Fraunhofer IPK
gives us the opportunity to develop those tes-
ted, proven, sustainable and distinctive solu-
tions that must give that competitive advan-
tagerequestedbyourcustomers.
Zur Person
Following a master's degree in Engineering at
the POLITECNIC of TURIN in 1991 and before
starting to work for the automation provider
Comau, Stefano Ocleppo developed his profes-
sional background in two other companies: De
Longhi, the Italian producer of house applian-
ces, where he was responsible for the product
compliancetotechnicalandqualitystandards,
andtheSwedishSABWABCO,nowacquired
by the French FAIVELEY TRANSPORT, supplier
of brakes systems for train companies, where
he started as Quality Assurance Manager and
ended up seven years later as Operation Mana-
ger. Thesetenyearsofexperienceinproducts
and processes in a mass production company
aswellastheexperienceinquality,enginee-
ring and operations at a system supplier gave
himknowledgeandexpertisethathebrings
as added value to Comau's customers in his
current position of Business Development and
Sales Manager for Robotics and Service at
Comau Deutschland GmbH.
Kontakt
Stefano Ocleppo
Telefon: +49 6103 3103512
E-Mail: [email protected]
19FUTUR 2/2014
20 Partnerunternehmen
tungen,Effizienz,Zuverlässigkeitundver-
ringerte Wartungskosten auszeichnen. Die
jüngste Generation an Comau-Robotern ist
für alle Einsatzarten und Anwendungen in
allen Fertigungsbereichen geeignet, von der
Automobil- bis hin zur Allgemeinindustrie.
Die Roboterzellen und prozessintegrierten
Lösungen nutzen Spitzentechnologie und
sichern schnelle und präzise Bewegungen,
minimalen Platzbedarf sowie größere
Arbeitsvolumen. Zugleich bieten sie Arbeits-
flexibilitätunddieMöglichkeitzurindividu-
ellen Gestaltung, um den Anforderungen
der einzelnen Kunden entgegenzukommen.
Gängigste Einsatzbereiche für die Comau-
Roboter sind Handhabung, Zusammenbau,
Schweißen, Maschinenbeschickung, Palet-
tierung und Versiegelung/Verklebung.
Comau kann auf mehr als 40 Jahre Erfahrung im Bereich hoch entwickelter
Fertigungsanlagen zurückblicken und ist Marktführer für nachhaltige Auto-
matisierungs- und Servicelösungen. Nach seiner langjährigen Tätigkeit in der
Automobilindustrie diversifiziert das Unternehmen aus dem Piemont heute seine
Kompetenzen. Es setzt sein Know-how für die Tätigkeit in neuen Bereichen und
die Herstellung neuer Anwendungen ein, die von der industriellen Automation
zum Karosseriebau, von mechanischen Bearbeitungsanlagen über den Zusam-
menbau bis hin zu Industrierobotern reichen. Das Comau-Netzwerk umspannt
15 Länder mit 25 Niederlassungen und 15 Produktionsstätten weltweit.
Comau: Tradition, Kompetenz und Spitzentechnologie
Kontakt
ComauSpA,Headquarters
Via Rivalta, 30
10095 Grugliasco (TO) Italy
Telefon: +39 011 0049111
E-Mail: [email protected]
www.comau.com
Die Palette an Lösungen aus dem Hause
Comau, die von Bearbeitungs- und Mon-
tagemodulen zu Karosserieschweißsyste-
men, von Montagelinien bis zu integrierter
Robotertechnik reicht, ist das Ergebnis lang-
jähriger Erfahrung und einer unerreichbaren
Marktkenntnis. Für Unternehmen ist Comau
nicht ein Lieferant, sondern ein strategischer
Partner, der den Kunden in allen Phasen vor
und nach dem Kauf begleitet. Unsere Techni-
ker bieten nicht nur Training, Unterstützung
und Wartung, sondern implementieren auch
individuell gestaltete strategische Services, um
die geschäftliche Produktivität zu optimieren.
Durch bedeutende Investitionen im FuE-
Bereich nahm Comau mit seinen Imple-
mentierungen auf zahlreiche auf Prozess-
automatisierung basierende Lösungen und
AnwendungenEinfluss,unterandereminder
Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie, der
petrochemischen Industrie, der Militär- und
SchiffbauindustrieundderEnergieeffizienz-
beratung. Das Bemühen um die ständige
Verbesserung von Produkten, Prozessen
und Services garantiert die Festlegung neuer
zukunftsorientierter Qualitäts- und Innovati-
onsstandards. Die Stärke von Comau liegt in
der erfolgreichen Kombination von moderner
technologischer Fachkompetenz und langjäh-
riger Erfahrung. Aus diesem Grund haben sich
weltweit Unternehmen jeder Größe und aus
jedem Bereich für die Lösungen und Fach-
kenntnis von Comau entschieden.
Die globalen Aktivitäten von Comau sind in
die sechs Geschäftsfelder Rohbauschweiß-
anlagen, Powertrain Systems, Robotik,
Adaptive Lösungen, eComau und Service
gegliedert. Mit seinen SMART-Roboterlö-
sungen bietet Comau eine vollständige Serie
an modernen Industrierobotern und integ-
rierten Lösungen, die sich durch ständige
Innovation in Bezug auf Technologie, Leis-
FUTUR 2/2014Maschinenporträt
Ihr Ansprechpartner
Niels Raue
Telefon: +49 30 39006-419
E-Mail: [email protected]
Handhabungsroboter für die Mikrofertigung
Eine wichtige Funktion des Handhabungs-
roboters ist der Aufbau maschinenüber-
greifender Prozessketten in der Mikrofer-
tigung. Die Bearbeitung von Bauteilen mit
mehreren Fertigungsverfahren in einer Auf-
spannung bringt große Zeitersparnisse und
Genauigkeitsvorteile. Zimmer und Kreim bie-
tetdafürmitChameleoneinflexiblesund
erweiterbares Automatisierungssystem, das
mit Maschinen unterschiedlicher Hersteller
kompatibel ist. Es ist mit hochgenauen Palet-
ten und Spannfuttern für Elektroden und
Werkstücke, variablen Magazinebenen zur
Lagerung verschiedener Elektrodenhalter-
und Palettentypen sowie der RFID-Technolo-
giezurIdentifikationvonElektrodenhaltern
und Werkstückpaletten ausgestattet. Das
Doppelgreifersystem des Roboters ermög-
Neuzugang für das Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik (AMP): Seit
April 2014 steht hier das lineare Handhabungssystem »Chameleon« der Firma
Zimmer und Kreim GmbH & Co KG, Brensbach. Laut Hersteller sollen vor allem
kleine und mittlere Firmen des Werkzeug- und Formenbaus damit ihren gesamten
Fertigungsprozess bis hin zum Trocknen und Reinigen durchgängig automati-
sieren können. Dafür ist Chameleon mit unterschiedlichen Greifern ausgestattet
und integriert auch Maschinen anderer Hersteller. Im AMP verbindet das System
eine Erodier- und eine Fräsanlage, um maschinenübergreifende Mikroproduk-
tionsprozesse zu schaffen. Links: Erodier- und Fräsmaschinenkombination Chameleon im Anwendungszentrum Mikroproduktionstechnik AMP
21
licht ein zeitsparendes Wechseln von Elek-
troden oder Werkstücken, ohne mehrfaches
Anfahren. Die große Reichweite des Robo-
terarms ist zudem optimal für die automati-
sierte Bestückung der am AMP kombinierten
Erodier- und Fräsmaschinen.
Außerdem wird Chameleon im Projekt
»Wertschöpfungssteigerung im Maschinen-
und Anlagenbau durch ganzheitliche
Mensch-Maschine-Interaktion – Integration
von Maschinendaten in Produktions- und
Serviceprozesse«, kurz WeiMA, genutzt. Ziel
des Projekts, das vom Bundesministerium
für Bildung und Forschung (BMBF) geför-
dert wird, ist es, Instandhaltungsprozesse
durch die situationsbezogene Unterstüt-
zung von Servicetechnikern zu optimieren.
Kennzahlen und Fakten
SteuerungIndel InfoLink- Steuerungssystem
Kapazität Magazin105 Stellplätze (3R-System Macro)
VerfahrwegeX-Y-Z
860mmx1200mmx1700 mm
Max.Transfergewicht 125 kg pro Palette
Verkettete Maschinen
Wissner Gamma 303 Mikrofräsmaschine und Z&K Genius 1000 Erodiermaschine
DazuentwickelndieIPK-Experteneindigi-
tales Handbuch, das durch die Einbindung
von Steuerungs- und Maschinendaten
Entscheidungshilfen bei der Diagnose und
Durchführung von Serviceeinsätzen liefert.
Zur Evaluierung des Handbuchs wird Chame-
leon herangezogen: Mittels vormodellierter
Prozesse und an Chameleon implemen-
tierten Diagnose- und Wartungsfunkti-
onen können Servicetechniker strukturiert
unterstützt und Serviceberichte automatisch
generiert werden.
Ereignisse und Termine22
Vorhang auf
VorpremieredesZDF-Spielfilms»ZwischendenZeiten«
Ihr Ansprechpartner
Dr. Bertram Nickolay
Telefon: +49 30 39006-201
schuf einen passenden Rahmen, um mit Autoren und Darstellern,
Produzent und Regisseur sowie der ZDF-Redaktion zu diskutieren,
wie aus Geschichte und Wissenschaft eine spannende Geschichte
wird. Die an die Voraufführung anschließende Gesprächsrunde
widmete sich daher der Frage, welche Potenziale Geschichtsver-
mittlung und Wissenschaftskommunikation in Fiction-Formaten
bietet, um neue Zielgruppen zu erreichen und das Bewusstsein
für die Bedeutung von Naturwissenschaft und Technik für die poli-
tische Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft zu schärfen. Die
Drehbuchentwicklung von Sarah Schnier und Carl-Christian Demke
wurde durch ein BMBF gefördertes MINTiFF-Fellowship unterstützt.
Wissenschaftler des Fraunhofer IPK haben die Entwicklung zudem
beratend unterstützt. Der Stoff wurde von Hansjörg Thurn insze-
niert,dieRedaktionlagbeiAlexanderBickelundAnnaBütow.Für
alle,dienichtanderVeranstaltungteilnehmenkonnten:Offizieller
Sendetermin ist September/Oktober 2014 im ZDF.
Gemeinsam mit der Stiftung für MINT-Entertainment-Education-
ExcellenceluddasFraunhoferIPKamAbenddes13.MaizurVeran-
staltung »Zwischen den Zeiten: Geschichtsvermittlung und Wissen-
schaftskommunikationimfiktionalenFernsehen«.ImMittelpunkt
stand dabei die Voraufführung des gleichnamigen, am Fraunhofer
IPKgedrehtenZDF-Spielfilms.»MitZwischendenZeitenwollten
wir einen Film über das System der Staatssicherheit und seine Aus-
wirkungen bis in die heutige Zeit erzählen. Dabei hat uns die vir-
tuelleAktenrekonstruktionalsAusgangspunktfüreinekomplexe
Beziehungsgeschichte fasziniert. Wissenschaft und neueste deut-
sche Geschichte, auch für jüngere Zielgruppen erlebbar zu machen,
wardabeiunserAnliegen«,soderProduzentIvo-AlexanderBeck,
Ninety Minute Film GmbH. Der Film erzählt eine Geschichte rund
um die Rekonstruktion von Stasiunterlagen durch den am Fraunho-
fer IPK entwickelten ePuzzler. Die Software wertet zuvor gescannte
Schnipsel aus, sucht passende Teile und setzt das Puzzle anschlie-
ßendvirtuellzusammen.UmdasMaterialfilmischumsetzenzu
können, arbeitete Produzent Beck sowohl mit dem Projektinitia-
tor und Abteilungsleiter am IPK, Dr. Bertram Nickolay, sowie dem
Bundesbeauftragten für die Stasi-Unterlagen, Roland Jahn, zusam-
men.DieVorpremiereamOriginalschauplatzstattfindenzulassen,
Am 13. Mai diskutierten Filmschaffende im Versuchsfeld des PTZ über die Möglichkeiten der Geschichtsvermittlung im fiktionalen Fernsehen.
FUTUR 2/2014 23
Berliner Firmenlauf
Mit Sambarhythmen durch Berlin
Ihre Ansprechpartnerin
Heike Hühns-Krieger
Telefon: +49 30 39006-103
Am28.Mai,demTagvorHimmelfahrt,trafensich11 500Mitar-
beiter aus Berliner Unternehmen und Institutionen zum 13. Berliner
Firmenlauf. Das gemeinsame Team der Berliner Fraunhofer-Insti-
tute war auch dabei und so groß wie noch nie – 70 Mitarbeiter
stellten sich der sechs Kilometer langen Strecke, die vom Bran-
denburger Tor zum sowjetischen Ehrenmal auf der Straße des 17.
Juni führte. Genau wie die Teilnehmer der Leichtathlektik-Welt-
meisterschaft 2009 passierten unsere Läufer Holocaustdenkmal,
Wilhelmstraße, Landesvertretungen, Potsdamer Platz, Nordi-
sche Botschaften, Tiergarten, Siegessäule, Großer Stern, Schloss
Bellevue und den Reichstag. Neben den traditionellen Disziplinen
Skaten, Walken und Laufen wurden dieses Jahr auch drei neue
Wettbewerbe im Rollstuhlfahren, Handbiking und Einradfahren
angeboten. Jeweils drei Läufer bildeten eine Mannschaft, die
beste Fraunhofer-Platzierung in der Mannschaftswertung war der
7. Platz, in der Einzelwertung schaffte es ein Läufer vom IPK auf
Platz 18. Entlang der Strecke spornten Zuschauer, Sambarhythmen
und Trommelwirbel die Teilnehmer gehörig an. Und auch wenn das
Wetter nicht wirklich brasilianisch angenehm war, hatten alle trotz
Regen und Kälte einen Riesenspaß.
Mit 70 Teilnehmern war das Berliner Fraunhofer-Team beim Firmenlauf so groß wie noch nie.
Lange Nacht der Wissenschaften
ExperimenterundumdenKickertischundBerlinerBärenperWasserstrahl
Wie kann man einen Berliner Bären mithilfe von Wasser schneiden
und was hat Tischfußball eigentlich mit Fertigungstechnik zu tun?
»Schau rein, schlau raus«: Unter diesem Motto fand am 10. Mai die
diesjährige und mittlerweile 14. Lange Nacht der Wissenschaften in
BerlinundPotsdamstatt.14 800Wissenshungrigewurdenanden
Türen der 70 teilnehmenden Einrichtungen gezählt. Mit dabei war in
diesem Jahr auch das Fraunhofer IPK. Im Versuchsfeld konnten die
Besucherzuschauen,Fragenstellenundvorallemvielexperimen-
tieren. So gab es Mitmach-Stationen, an denen man einen Roboter
durch einen Hindernisparcours steuern, mit ihm kommunizieren
und Industrieroboter durch den Raum führen konnte. Außerdem
zeigten Mitarbeiter des IPK, wie man sein Fahrrad ohne technische
Vorkenntnisse selbst reparieren und in Selbsthilfe-Werkstätten an
individuelle Wünsche anpassen kann. Sehr beliebt waren auch die
Berliner Bären zum Mitnehmen, die ein Wasserstrahl zuvor mit
einem Druck von bis zu 6000 Bar ausgeschnitten hatte. Eine Live-
Vorführung zur Fertigung und Reparatur von Figuren für den hei-
mischen Kickertisch rundete das Erlebnis der Langen Nacht für die
644 Besucher im Versuchsfeld und 112 Gäste im AMP ab.
Ihr Ansprechpartner
Steffen Pospischil
Telefon: +49 30 39006-140
Ein starker Wasserstrahl schneidet aus Metall Berliner Bären zum Mitnehmen.
Mit Gesten Roboter steuern – eine Besucherin probiert es aus.
24 Ereignisse und Termine
Weitere Zusammenarbeit mit Brasilien
Neuer Vertrag mit SENAI bis Mai 2019
Gemeinsam mit dem Nationalen Dienst für industrielle Ausbildung
Brasiliens, SENAI, plant und implementiert das Fraunhofer IPK derzeit
24 Forschungsinstitute für die angewandte Forschung in Brasilien.
Das Projekt läuft bereits seit Juni 2012, am 21. Mai wurde ein neuer
Vertrag für weitere fünf Jahre unterschrieben.
Das Fraunhofer IPK berät die brasilianischen Partner bei der strategi-
schen Planung und Implementierung von Forschungseinrichtungen,
der Entwicklung einer Zentrale in Brasília zur Unterstützung dieser
Institute sowie der Entwicklung und Implementierung eines Evalu-
ationssystems für das entstehende Forschungsnetzwerk. Weitere
15Fraunhofer-InstitutehatdasIPKbisheralsTechnologieexperten
in das SENAI-Projekt einbezogen. Als regionale Außenstelle gibt es
seit dem 1. Juli 2014 das IPK-Projektbüro in Brasília, geleitet von Dr.
Markus Will. Aufgabe des Projektbüros ist es, deutsch-brasilianische
Kooperationen für das IPK im Bereich der angewandten Forschung
zu stärken. Das Fraunhofer IPK verbindet dafür seine Kompetenzen
aus deutschen und europäischen Forschungsprojekten mit der Erfah-
rung aus zahlreichen internationalen Projekten zur Entwicklung von
regionalen Innovationssystemen in Schwellenländern.
Das Projektvolumen der ersten zwei Jahre belief sich auf 2,2 Mil-
lionen Euro. Der neue Vertrag bis 2019 beinhaltet ein Budget von
Ihr Ansprechpartner
Prof. Dr.-Ing. Holger Kohl
Telefon: +49 30 39006-233
Unterzeichneten den Vertrag über die weitere Zusammenarbeit: Prof. Holger Kohl, Prof. Eckart Uhlmann (beide Fraunhofer IPK), Prof. Gustavo Leal, Director of Operations, SENAI und Prof. Jefferson Gomes, Executive Manager of Innovation and Technology, SENAI (v. l. n. r.)
weiteren6 MillionenEuro.VierSENAI-InstitutewurdeninBrasilien
bereits feier lich eröffnet. Am 28. Juli absolvierten die zukünfti-
gen Direktoren der SENAI-Institute ein Management-Training am
Fraunhofer IPK.
Auch bei einem Treffen zwischen Bundeskanzlerin Angela Mer-
kel und der Präsidentin der Föderativen Republik Brasilien, Dilma
Rousseff, am 15. Juni in Brasília war die Installierung der Refe-
renzzentren durch das Fraunhofer IPK und SENAI ein Thema auf
der bilateralen Agenda. Rousseff lobte die gute Zusammenarbeit
mit der Fraunhofer-Gesellschaft bei der Strukturierung der For-
schungs- und Innovationsinstitute in Brasilien. Merkel erklärte:
»Wir sollten strategisch gerade diese Kooperation zwischen unse-
ren Ländern ausbauen.«
FUTUR 2/2014 25
Gelungener Auftritt
Fraunhofer-Innovationscluster LCE auf der ILA Berlin Airshow 2014
Die ILA Berlin Air Show ist eine der größten und wichtigsten Luft-
und Raumfahrtmessen der Welt. Auch in diesem Jahr präsentierte
sie sich vom 20. bis 25. Mai auf dem Gelände des Flughafens
Schönefeld wieder als Leistungsschau für alle Geschäftsfelder der
Aerospace-Industrie sowie als starker Publikumsmagnet. 227 000
Fach- und Privatbesucher nahmen teil und mit der zweithöchs-
ten Beteiligung in ihrer Geschichte zeigten 1203 Aussteller aus
40 Ländern ihre aktuellen High-Tech-Produkte sowie Forschungs-
undEntwicklungsprojekte.DarunterwarenauchdieExpertendes
Fraunhofer-Innovationsclusters LCE, die auf der Messe neueste Kon-
zepte, Technologien und Forschungsthemen der Luft- und Raum-
fahrttechnik vorstellten.
Das wichtigste Forschungsinteresse liegt momentan darin, Tur-
bomaschinenenergieeffizienterundressourcenschonenderzu
bauen. Im Fraunhofer-Innovationscluster Life Cycle Engineering
(LCE) für Turbomaschinen widmen sich Forscher und Industrieun-
ternehmen dieser Herausforderung entlang aller Lebensphasen:
Sowohl bei der Konstruktion, Produktion und Nutzung als auch
bei der Wiederverwendung bzw. -verwertung der Rohstoffe gilt es,
ökonomische, ökologische und technische Randbedingungen mit-
einzubeziehen.AufderILABerlinAirshowinHalle 2,Stand 2208
zeigten Mitarbeiter des Clusters Technologien für Turbomaschi-
nen aus aktuellen Forschungsprojekten in den vier Innovationsfel-
dern »Produktstrategien«, »Digitale Modellbildung und Informa-
tionsmanagement«, »Prozess- und Bearbeitungstechnologien« und
»Life Cycle Monitoring«.
Aktuelle Ergebnisse des Innovationsclusters, Trends aus der Turbo-
maschinenforschungundBerichteausderPraxiswurdenaußerdem
am 21. Mai auf dem Fachforum Turbomaschinen in Fachvorträgen
Ihre Ansprechpartnerin
Jeannette Baumgarten
Telefon: +49 30 39006-351
Der Fraunhofer-Innovationscluster LCE präsentierte sich erfolgreich auf der diesjährigen ILA mit Messestand und im Fachforum.
vorgestellt. Über 70 Führungskräfte und Fachleute der Industrie
sowie Zulieferer und Kunden nahmen daran teil. In den Präsenta-
tionen wurden Technologien entlang des Lebenszyklus von Turbo-
maschinen von Industriepartnern und Wissenschaftlern vorgestellt
und gemeinsam mit dem Publikum diskutiert.
26 Ereignisse und Termine
Anfang Juni war der Botschafter der Republik Litauen zu Gast im
Fraunhofer IPK. S. E. Deividas Matulionis informierte sich in Beglei-
tungvonDr.GabrieleŽaidyte,KulturattachéederBotschaft,über
das Projekt der virtuellen Rekonstruktion der Stasiakten. Die Kolle-
gen der Abteilung Sicherheitstechnik um Dr. Bertram Nickolay sowie
die Mitarbeiter des BStU, die im IPK die »gepuzzelten« Dokumente
bearbeiten, erläuterten den Gästen aus Litauen das Verfahren. Im
Gespräch erklärte der Botschafter sein Interesse an der Technolo-
gie, die auch in Litauen zur Rekonstruktion oder zur Digitalisierung
zahlreicher Kulturgüter eingesetzt werden könnte. Im Nachgang
zu dem Besuch hat die Botschaft bereits Kontakte zu bedeutenden
kulturellen Einrichtungen in Litauen hergestellt. Dazu gehören das
Zentrum zur Erforschung von Völkermord und Wiederstand (Lietuvos
gyventojųgenocidoirrezistencijostyrimocentras)sowiedasStaat-
licheZentralarchivLitauens(Lietuvoscentrinisvalstybėsarchyvas).
Exportschlager Nummer Eins
Litauen ist an Stasi-Puzzle-Technologie interessiert
Ihr Ansprechpartner
Dr. Bertram Nickolay
Telefon: +49 30 39006-201
Exportschlager Nummer Zwei
Canadian Federal Industry informiert sich über das Fraunhofer-Modell
Deputy Minister Knubley aus Kanada informierte sich Mitte Juli im
Fraunhofer IPK über die Arbeit bei Fraunhofer und an der TU Berlin.
In Begleitung von Richard Tarasofsky, Counsellor (Commercial) und
Dr. Bruno Wiest, Science and Technology Trade Commissioner der
Kanadischen Botschaft in Berlin, ließ er sich zunächst die Struktur
und Finanzierung der Fraunhofer-Gesellschaft erklären. Im Vortrag
von Institutsleiter Prof. Uhlmann folgten dann Informationen zum
Produktionstechnischen Zentrum und den – auch internationalen –
Projekten. Ein ausführlicher Rundgang durch die Versuchsfelder des
Hauses führte zu den Stationen »Laser-Pulver-Auftragschweißen«,
»Magnet-Impulsumformung«, »Trockeneisstrahlen«, »Roboterge-
stützte Bearbeitungsstrategien« sowie ins Anwendungszentrum
Mikroproduktionstechnik. Anknüpfungspunkte für eine mögliche
Zusammenarbeit gibt es schon. So hat die Abteilung Füge- und
Beschichtungstechnik Projektvorschläge mit Firmen und Einrich-
tungen in der Provinz Alberta erarbeitet.
Ihr Ansprechpartner
Steffen Pospischil
Telefon: +49 30 39006-140
Im Bild von links: Dr. Bruno Wiest, Science and Technology Trade Commissioner, Embassy of Canada, Prof. Eckart Uhlmann, Institutsleiter Fraunhofer IPK, Deputy Minister Knubley und Dr. Dirk Oberschmidt, Leiter Anwendungs zentrum Mikroproduktionstechnik
Im Bild links der Botschafter, S. E. Deividas Matulionis, in der Mitte Dr. Gabriele Žaidyte, Kulturattachée der Botschaft, rechts Dr. Bertram Nickolay vom IPK
FUTUR 2/2014 27
Große Ambitionen
Berlin Brandenburg positioniert sich als Leitregion für Innovationen in Europa
Auf dem siebten Innovationsgipfel der Länder Berlin und Branden-
burg diskutierten am 23. Juni 2014 rund 250 Entscheidungsträger
aus Unternehmen, Wissenschaft, Politik und Verwaltung über die
Entwicklung der Hauptstadtregion und die bisherigen Erfolge der
gemeinsamen Innovationsstrategie (innoBB). Als einer der größ-
ten Forschungsstandorte in Deutschland will Berlin Brandenburg
auch europaweit eine Vorreiterrolle übernehmen. Dazu wurden
Möglichkeiten zur Verbesserung des Technologietransfers und der
branchenübergreifenden Zusammenarbeit in Forschung und Ent-
wicklung erörtert. In Workshops und Podiumsdiskussionen wur-
denu. a.neueAnsätzefürdasInnovationsmanagement,Metho-
denderInnovationsfinanzierungsowieBestPracticeserfolgreicher
Zusammenarbeit von Unternehmen und Forschungseinrichtungen
in Clustern vorgestellt.
OffiziellunterzeichnetwurdederMasterplanfürdasneueCluster
Optik, an dem auch das Fraunhofer IPK beteiligt ist. Zum innovativen
Kern des Clusters gehören insgesamt 390 Technologieunternehmen
sowie 10 Hochschulen und 26 außeruniversitäre Forschungseinrich-
tungen der Region Berlin und Brandenburg. Die im Cluster zusam-
mengefassten Bereiche Optische Technologien und Mikrosystem-
technik gehören zu den wichtigsten Schlüsseltechnologien des 21.
Jahrhunderts und zählen auch auf europäischer Ebene zu den fünf
sogenannten »Key Enabling Technologies (KET)«. Ziel des Clusters
ist es, Unternehmen und Forschungseinrichtungen den Zugang zu
Ihr Ansprechpartner
Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
Telefon: +49 30 39006-100
IPK-Institutsleiter Prof. Eckart Uhlmann (links im Bild) war unter den Podiumsgästen des Berlin-Brandenburger Innovationsgipfels, hier zusammen mit Stefan von Schwander, Hüffermann Transportsysteme (mitte) und Nicolas Zimmer, TSB Technologiestiftung Berlin (rechts). (Foto: BYTEFOREST – Sascha Nolte)
Ressourcen wie Wissen oder Kapital, sowohl auf lokaler als auch
auf internationaler Ebene, zu erleichtern.
Unter den Gästen der abschließenden Podiumsdiskussion war auch
IPK-Institutsleiter Prof. Eckart Uhlmann. Zusammen mit Stefan von
Schwander, Geschäftsführer der Hüffermann Transportsysteme
GmbH, Nicolas Zimmer, Vorstandsvorsitzender der TSB Technolo-
giestiftung Berlin und Prof. Dr. Babara Lenz, Sprecherin des Clusters
»Verkehr, Mobilität und Logistik« resümierte er, welche Erfolge der
innoBB bereits erkennbar sind. »Die kohärente Cluster-Politik von
Berlin und Brandenburg ist eine notwendige Maßnahme zur Schär-
fung der Alleinstellungsmerkmale der Region. Es wird jetzt darauf
ankommen, den Industriestandort Berlin Brandenburg in den Focus
zu nehmen und diesen in einer langfristigen Strategie nachhaltig
zu stärken. Eine Schlüsselaufgabe wird es sein, die leistungsstarken
kleinen und mittleren Unternehmen durch Vernetzung zu System-
lieferanten zu entwickeln«, so Uhlmann.
28 Ereignisse und Termine
Fraunhofer und der MINT-Nachwuchs
MINT-interessierte SchülerInnen und Studierende können bei Fraun-
hofer verschiedene Nachwuchsförderprogramme durchlaufen. Viele
kommen immer wieder, weil sie hier auf Gleichgesinnte treffen und
sowohl Inspiration als auch Beratung für ihren Weg durch Abi und
Studiumfinden.Dr.BertramNickolayvomFraunhoferIPKstelltebei
»Talent Take Off – Vernetzen 2014« Ende Juni in Berlin das Stasi-
Schnipsel-Projekt vor und beantwortete alle Fragen der Talents.
»Wie lange dauert die Rekonstruktion von ... sagen wir 100 Sei-
ten?« »Wie viele Leute braucht man für so ein Projekt?« »Arbei-
ten bei Ihnen nur Mathematiker oder auch Physiker oder Ingeni-
eure?« – die Fragen an Dr. Nickolay nahmen gar kein Ende am
Abend des 26. Juni in der Tagungsstätte Wannseeforum. Dabei
hatten die Organisatoren zuvor leise Zweifel, ob sie die Aufmerk-
samkeitder53 SchülerInnenundStudierendendirektnachdem
letzten Gruppenspiel der Deutschen gegen die USA während der
Fußballweltmeisterschaft überhaupt würden zurückgewinnen kön-
nen. Die Sorge war unbegründet. Schließlich waren alle angereist,
um Neues zu erfahren, um ForscherInnen kennenzulernen und um
Klarheit zu gewinnen: Welches Berufsbild oder Forschungsthema
lässt ihr Herz höher schlagen?
HerausfindenkonntensiedasüberintensiveGesprächemitande-
ren Talents und Fraunhofer-Forschern wie Dr. Nickolay, die von
ihren Erfahrungen und Projekten berichteten, oder in Workshops
wie »Mathematische Modellierung«, »Auftrittskompetenz« oder
»Wissenschaftliches Publizieren«. Dazu gab es praktische Bera-
tungzuThemenwieStudienfinanzierungodermöglicheEinstiege
bei Fraunhofer.
Viele Talents hatten zuvor bereits andere Fraunhofer-Nachwuchs-
programme absolviert: In der Oberstufe sind vor allem die drei-
tägigen Talent-Schools beliebt. Danach folgt für viele das Studien-
orientierungsprogramm »Talent Take Off« mit den Modulen
»Einsteigen«, »Durchstarten« und »Vernetzen«, die unabhängig
voneinander besucht werden können.
Lena, 22, war schon bei fünf Fraunhofer-Programmen. »Bei mei-
nem ersten Workshop habe ich den ersten Ingenieur meines Lebens
kennengelernt – und war fasziniert von dem, was er erzählt hat. Bis
dahin dachte ich noch, ich würde Physik studieren, nun ist es also
Maschinenbau geworden – und das gefällt mir sehr gut!« 11-Kläss-
ler Laurin ist dagegen zum ersten Mal dabei. »Ich überlege, was
ich studieren will und wo es für mich hingehen soll. Richtig gut
gefallenhatmirdasGesprächmiteinerFraunhofer-Expertin,die
Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen studiert hat. Sie
hat uns gezeigt, wie interessant und vielfältig das ist, besonders in
Hinblick auf Spezialisierungs- und Jobmöglichkeiten.«
Nähere Infos zu den Fraunhofer-Nachwuchsprogrammen:
www.fraunhofer.de/talents
Text:InesBruckschen,Fotos:JacekRuta
Dr. Bertram Nickolay weckte viel Begeisterung für die IPK-Themen Sicherheitstechnik und Rekonstruktionstechnologie.
Ihr Ansprechpartner
Michael Vogel
Telefon: +49 89 1205-2150
Das Fraunhofer-Studienorientierungsprogramm »Talent Take Off«
Das Programm richtet sich an alle Schülerinnen, Schüler und Studierende,
die sich für Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften oder Technik
(MINT) interessieren. Auf dem Weg in ein erfolgreiches Studium erhalten
die Teilnehmer Einblicke in MINT-Studienfächer und -berufe, erfahren was
angewandte Forschung eigentlich bedeutet und können sich mit anderen
MINT-Talenten austauschen und bundesweit vernetzen. Am Programm
teilnehmen sollten in erster Linie Jugendliche, die bereits an den Nach-
wuchsprogrammen der Fraunhofer-Gesellschaft und ihrer Kooperations-
partner teilgenommen haben. Aber auch alle anderen können sich mit
einem Motivationsschreiben bewerben. »Talent Take Off« besteht
aus drei Modulen, die unabhängig voneinander besucht werden können.
»Talent Take Off – Einsteigen«
Studienwahlkurs für die Jahrgangsstufen 10 bis 13
– sechstägiger Kurs
– Technik-Workshops,Laborexperimente,Institutsbesucheund
Gespräche mit Studierenden verschiedener Fächer,
mit einem Studienberater sowie mit Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftlern aus Industrie und Forschung
– Erarbeiten von eigenen Interessen, Stärken und Zielen
ineinemzweieinhalbtägigenTrainingmitProfis
– Kontakte knüpfen
– Teilnahmegebühr:100Euro,inkl.Unterkunft,Verpflegung,
Bustransfers, Freizeitprogramm
»Talent Take Off – Durchstarten«
Einblick in die angewandte Forschung für Studienanfänger
– viertägiger Kurs
– authentische Einblicke ins Forscherleben
– Einstiegsmöglichkeiten für engagierte Studierende
bereits im Bachelor
– Workshops zu Zeitmanagement und Lerntechniken
– Teilnahmegebühr: 50 Euro, inkl. Unterkunft,
Verpflegung,Bustransfers,Freizeitprogramm
»Talent Take Off – Vernetzen«
Alumni-Event für die Jahrgangsstufen 10 bis 13 und Studierende
– viertägige Veranstaltung
– Kontakteknüpfen und Aufbau eines eigenen Netzwerks
– Treffen von MINT-Talenten verschiedener Fachrichtungen
aus ganz Deutschland: Fraunhofer-Forscherinnen und Forscher,
Studierende sowie Schülerinnen und Schüler
– Fachvorträge zu aktuellen Forschungen bei Fraunhofer
und Workshops rund ums Studium und um Karrieren
in Wissenschaft und Forschung
– Teilnahmegebühr: 100 Euro, inkl. Unterkunft,
Verpflegung,Bustransfers,Freizeitprogramm
Weitere Informationen zu den MINT-Nachwuchsprogrammen der
Fraunhofer-Gesellschaft gibt es auch unter: www.mytalent-portal.de
FUTUR 2/2014 29
Die 53 Teilnehmer des Fraunhofer Talent Take Off – Vernetzen 2014
Ereignisse und Termine30
Weiterbildung für die industrielle Bauteilreinigung
PraxisseminarzurTeilereinigungundForumStrahltechnik
Der November am Fraunhofer IPK steht ganz im Zeichen der prak-
tischen Weiterbildung in der Reinigungstechnik. Am 12. Novem-
berbereitenwirTeilnehmerdesPraxisseminars»IndustrielleTeile-
reinigungmitKohlendioxid«aufdenanwendungsgerechtenund
effizientenEinsatzunterschiedlicherCO2-Technologien vor. Das
Trockeneis- und CO2-SchneestrahlenoderdasReinigenmitflüssi-
gemundüberkritischemKohlendioxidsindeineumweltfreundliche
und wirtschaftliche Alternative zu chemischen und mechanischen
Reinigungsmethoden. In Vorträgen und praktischen Übungen ver-
mitteln wir grundlegenden Verfahrensprinzipien und geben Ein-
blicke in die Anlagentechnik.
Vom 13. bis 14. November stehen aktuelle Berichte aus Forschung
und Industrie, praktische Demonstrationen neuester technologischer
Anwendungen und die Diskussion spezieller Prob lemstellungen
im Mittelpunkt des Forum Strahltechnik (ehemals IAK Trockeneis-
strahlen). Gemeinsam mit Strahlanlagenherstellern, Strahlmittelpro-
duzenten, Dienstleistern, Endanwendern und FuE-Einrichtungen
werden Themen wie CO2-Strahlen, Druck-, Schleuder- und Wasser-
hochdruckstrahlen diskutiert sowie aktuelle Forschungsergebnisse,
Marktdaten und Trends vorgestellt. Anmeldungen und weitere Infor-
mationen zu beiden Veranstaltungen:
www.ipk.fraunhofer.de/weiterbildung
Ihr Ansprechpartner
Prof. Dr.-Ing. Erwin Keeve
Telefon: +49 30 39006-120
ORBIT goes International
Fraunhofer IPK auf der RSNA in Chicago
Nach sehr erfolgreichen Messeauftritten auf der MEDICA in
denletztendreiJahrenwagendieMedizintechnikexpertendes
Fraunhofer IPK jetzt den Sprung über den großen Teich: Während
der 100. Jahrestagung der Radiological Society of North America
(RSNA) vom 30. November bis 5. Dezember 2014 in Chicago stellen
sie ihr BMBF-Prestige-Projekt ORBIT erstmals auf dem amerikani-
schen Kontinent vor. Rund 700 Aussteller aus aller Welt werden zur
Ihr Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Simon Motschmann
Telefon: +49 30 39006-269
Technologiemesse der RSNA erwartet, darunter auch fünf weitere
Fraunhofer-Institute.Mitmehrals26 000TeilnehmernistdieRSNA-
Jahrestagung einer der weltgrößten Radiologenkongresse. »ORBIT
ist das weltweit erste offene 3D-Röntgensystem. Wir sind dankbar,
dass wir diese Innovation mit Unterstützung des BMBF und der
beteiligten Projektpartner entwickeln konnten und stolz, sie auf
der 100. RSNA einem breiten Publikum vorstellen zu dürfen. Wir
beabsichtigen ORBIT im Rahmen des Förderprogramms 'Medizin-
technische Lösungen bei Multimorbidität', das sich aus den Hand-
lungsempfehlungen des Nationalen Strategieprozesses 'Innovatio-
neninderMedizintechnik'ableitet,anwendungsspezifischweiter
zu entwickeln«, so Prof. Erwin Keeve, Leiter des Geschäftsfeldes
Medizintechnik am IPK.
FUTUR 2/2014 31FUTUR 2/2014 31
Termine
Mehr Können – Veranstaltungen 2014
Unsere Ergebnisse aus Forschung und Entwicklung präsentieren wir regelmäßig auf Messen, Konferenzen, Technologietagen,
Industrieworkshops und in Seminaren. Wo und wann Sie mit uns ins Gespräch kommen können, verrät Ihnen unser Terminkalender.
01. – 05. September 2014 Seminar:SixSigmaGreenBelt(Teil1),Berlin
11. September 2014 4.BerlinerRequirementsEngineeringSymposium, Berlin
22.– 23. September 2014 Workshop: Abtragende Verfahren in der Mikroproduktion, Berlin
22. – 26. September 2014 Seminar:SixSigmaBlackBelt(Teil1),Berlin
23. September 2014 Seminar: Wissensmanagement mit Social Media, Berlin
24. – 26. September 2014 Grundlagenseminar Reinigungstechnik, Dresden
25. – 26. September 2014 Wissensbilanz-Intensivseminar für ModeratorInnen, Stufe 1, Frankfurt a. M.
29. – 30. September 2014 Seminar: Geschäftsprozessmanagement für Einsteiger, Berlin
01. Oktober 2014 International Master (M.Sc.) Global Production Engineering, Berlin
13. – 17. Oktober 2014 Seminar:SixSigmaGreenBelt(Teil2),Berlin
03. – 07. November 2014 Seminar:SixSigmaBlackBelt(Teil2),Berlin
12. November 2014 Seminar:IndustrielleTeilereinigungmitKohlendioxid, Berlin
12. November 2014 Workshop:RessourceneffizienzinderTurbomaschinenentwicklung, Berlin
13. – 14. November 2014 Forum Strahltechnik, Berlin
13. November 2014 Seminar: Globales Qualitätsmanagement, Berlin
14. November 2014 Workshop: PLUG-IN VR, Berlin
24. November 2014 Seminar: Best Practice Manager, Berlin
24. – 25. November 2014 Seminar:SixSigmaYellowBelt,Berlin
25. – 28. November 2014 EuroMold, Frankfurt a. M.
01. – 02. Dezember 2014 Seminar: Qualitätsmanagement in der Produktanlaufphase, Berlin
WeitereInformationenzudenVeranstaltungenundMöglichkeitenzurAnmeldungfindenSieunter
www.ipk.fraunhofer.de/weiterbildung
RequirementsManagement&Engineering(RM&E)isteinintegraler
Bestandteil der Entwicklungsprozesse in global agierenden sowie
kleinen und mittelständischen Unternehmen. Die effektive Erfassung,
Strukturierung, Analyse und Verwaltung von Anforderungen
stellt die Basis für den Projekterfolg dar. Mittlerweile haben sich
inderPraxisunterschiedlicheProzesseundIT-Lösungenmitei-
nem variierenden Umfang und Detaillierungsgrad für RM&E eta-
bliert.DasBerlinerRequirementsEngineeringSymposiumfindet
bereits zum vierten Mal statt und widmet sich unter dem Motto
»Anforderungsmanagement erfolgreich umgesetzt!« den
TIPP 4. Berliner Requirements Engineering Symposium, 11. September 2014, Hotel Waldorf Astoria, Berlin
Prozessen und IT-Lösungen aus dem RM&E-Alltag. Sie erfahren in
praxisnahenVorträgen,wieandereUnternehmenihreHerausfor-
derungen bewältigen und welche Erfahrungen sie dabei gemacht
haben. Darüber hinaus bietet die Tagung eine interessante Platt-
form zur Vertiefung, Vernetzung und zum Meinungsaustausch
zwischen der Industrie, den Dienstleistungsanbietern und den
IT-Werkzeugherstellern.
WeitereInformationenfindenSiehier:
www.berliner-re-symposium.de
Kurzprofil
Produktionstechnisches
Zentrum (PTZ) Berlin
Ihre Ansprechpartner im PTZ Berlin
UnternehmensmanagementProf. Dr.-Ing. Holger KohlTelefon +49 30 [email protected]
Virtuelle Produktentstehung,Industrielle InformationstechnikProf. Dr.-Ing. Rainer StarkTelefon +49 30 [email protected]
Produktionssysteme, Werkzeugmaschinen undFertigungstechnik Prof. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart UhlmannTelefon +49 30 [email protected]
Füge- und Beschichtungstechnik (IPK)Prof. Dr.-Ing. Michael RethmeierTelefon +49 30 [email protected]
Füge- und Beschichtungstechnik (IWF)Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark (komm.) Telefon +49 30 314-25415 [email protected]
Automatisierungstechnik,Industrielle AutomatisierungstechnikProf. Dr.-Ing. Jörg KrügerTelefon +49 30 [email protected]
Montagetechnik und FabrikbetriebProf. Dr.-Ing. Günther SeligerTelefon +49 30 [email protected]
Qualitätsmanagement, QualitätswissenschaftProf. Dr.-Ing. Roland JochemTelefon +49 30 [email protected]
MedizintechnikProf. Dr.-Ing. Erwin KeeveTelefon +49 30 [email protected]
Fraunhofer- Innovationscluster
LCE Life Cycle EngineeringProf. Dr. h. c. Dr.-Ing. Eckart UhlmannTelefon +49 30 [email protected]
Next Generation IDProf. Dr.-Ing. Jörg KrügerTelefon +49 30 39006-183 [email protected]
Fraunhofer-Allianzen
AdvanCer HochleistungskeramikChristian Schmiedel Telefon +49 30 [email protected]
autoMOBILproduktion Dipl.-Ing. Eckhard HohwielerTelefon +49 30 [email protected]
Generative FertigungDipl.-Ing. Benjamin GrafTelefon: +49 [email protected]
Numerische Simulation von Produkten, ProzessenDipl.-Ing. Raphael ThaterTelefon +49 30 [email protected]
ReinigungstechnikDr.-Ing. Martin BilzTelefon +49 30 [email protected]
SysWasserDipl.-Ing. Gerhard SchreckTelefon +49 30 [email protected]
VerkehrDipl.-Ing. Werner SchönewolfTelefon +49 30 [email protected]
Arbeitskreise
Berliner Runde (Werkzeugmaschinen)Dipl.-Ing. (FH) Lukas Prasol, M. Sc.Telefon +49 30 [email protected]
KeramikbearbeitungDipl.-Ing. Florian HeitmüllerTelefon +49 30 [email protected]
MikroproduktionstechnikDr.-Ing. Dirk OberschmidtTelefon +49 30 [email protected]
StrahltechnikSimon MotschmannTelefon +49 30 [email protected]
Werkzeugbeschichtungenund SchneidstoffeM. Sc. Dipl.-Ing. (FH) Paul FürstmannTelefon +49 30 [email protected]
Kompetenzzentren
Additive FertigungDipl.-Ing. André BergmannTelefon: +49 [email protected]
AnwendungszentrumMikroproduktionstechnik (AMP)Dr.-Ing. Dirk OberschmidtTelefon +49 30 [email protected]
BenchmarkingDipl.-Wirt.-Ing. Oliver RiebartschTelefon +49 30 [email protected]
ElektromobilitätDipl.-Ing. Werner SchönewolfTelefon +49 30 [email protected]
Mehr Können – Veranstaltungen 2014Claudia EngelTelefon +49 30 [email protected]
PDM/PLMDr.-Ing. Haygazun HaykaTelefon +49 30 [email protected]
ProzessmanagementDr.-Ing. Thomas KnotheTelefon +49 30 [email protected]
Simulation und FabrikplanungDr.-Ing. Thomas KnotheTelefon +49 30 [email protected]
Self-Organising Production (SOPRO)Dipl.-Ing. Eckhard HohwielerTelefon +49 30 [email protected]
Virtual Reality Solution Center (VRSC)Dr.-Ing. Johann Habakuk IsraelTelefon +49 30 [email protected]
WissensmanagementDipl.-Kfm. Ronald OrthTelefon +49 30 [email protected]
Zentrum für Innovative Produktentstehung (ZIP)Dr.-Ing. Haygazun Hayka Telefon +49 30 [email protected]
Das Produktionstechnische Zentrum
PTZ Berlin umfasst das Institut für
Werkzeugmaschinen und Fabrikbe-
trieb IWF der Technischen Univer sität
Berlin und das Fraunhofer-Institut
für Produktionsanlagen und Kons-
truktionstechnik IPK.
Im PTZ werden Methoden und Tech-
nologien für das Management, die
Produktentwicklung, den Produkti-
onsprozess und die Gestaltung indus-
trieller Fabrikbetriebe erarbeitet.
Zudem erschließen wir auf Grundlage
unseres fundierten Know-hows neue
Anwendungen in zukunftsträchtigen
Gebieten wie der Sicherheits-, Ver-
kehrs- und Medizin technik.
Besonderes Ziel des PTZ ist es, neben eige-
nen Beiträgen zur anwendungs orientierten
Grundlagenforschung neue Technologien
in enger Zusammenarbeit mit der Wirt-
schaft zu entwickeln. Das PTZ überführt
die im Rahmen von Forschungsprojek-
ten erzielten Basisinnova tionen gemein-
sam mit Industriepartnern in funktions-
fähige Anwendungen.
Wir unterstützen unsere Partner von der
Produktidee über die Produktentwicklung
und die Fertigung bis hin zur Wiederver-
wertung mit von uns entwickelten oder
verbesserten Methoden und Verfahren.
Hierzu gehört auch die Konzipierung von
Produktionsmitteln, deren Integration in
komplexeProduktionsanlagensowiedie
Innovation aller planenden und steuernden
Prozesse im Unternehmen.